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冷卻系統(tǒng)用三通調(diào)節(jié)閥內(nèi)部湍流動能和耗散率分析
發(fā)布于：2019/8/5 9:37:46 點擊量：241
0 引言
三通調(diào)節(jié)閥又稱三通控制閥，可實現(xiàn)對工藝管路流體介質(zhì)的調(diào)節(jié)控制，本文所研究的三通調(diào)節(jié)閥是某冷卻系統(tǒng)中的重要組成部分，根據(jù)控制系統(tǒng)發(fā)出的指令改變?nèi)ㄕ{(diào)節(jié)閥的開度，從而實現(xiàn)三通閥出口流量的調(diào)整。
數(shù)值模擬已成為對閥門內(nèi)部湍流流動研究的一種重要方法，可得到傳統(tǒng)試驗方法尚不能完全獲得的流動特征，如湍流動能、湍流耗散率等。很多學(xué)者對湍流動能和湍流耗散率做過研究。但目前均沒有對三通調(diào)節(jié)閥內(nèi)的分布情況做過探討，也未研究閥芯結(jié)構(gòu)改變對其的影響規(guī)律，不能清楚直觀的反映出三通閥內(nèi)部的湍流流動特性。基于此，對三通調(diào)節(jié)閥內(nèi)部湍流動能和湍流耗散率的分布做深人研究，對其在后續(xù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進(jìn)、工程實際中的應(yīng)用和湍流的理論研究都具有一定的意義。
本文運用ANSYS CFX軟件，對三通調(diào)節(jié)閥進(jìn)行三維仿真模擬計算，重點研究典型工況下，閥芯節(jié)流錐面的存在對三通調(diào)節(jié)閥內(nèi)部湍流動能和湍流耗散率的影響規(guī)律，為同類閥的內(nèi)部流動規(guī)律研究和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供一定的參考。
1 三通調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)及原理
本文研究的三通調(diào)節(jié)閥為三通合流閥，如圖1所示，主要由閥體、閥芯、閥座、閥桿、支架等部件構(gòu)成，工作時通過控制機(jī)構(gòu)驅(qū)動閥桿上下運動，在行程內(nèi)實現(xiàn)閥芯密封面與閥座密封面上下密封，通過調(diào)節(jié)閥芯的位置，控制進(jìn)口1和進(jìn)口2流量的大小，以實現(xiàn)出口處介質(zhì)的溫度及流量等參數(shù)滿足系統(tǒng)設(shè)定的要求。
圖1三通調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)
2 結(jié)論
（1）湍流動能和湍流耗散率隨開度變化的分布有十分相似的規(guī)律，即湍流動能大的區(qū)域湍流耗散率也大，反之亦然。
(2）三通調(diào)節(jié)閥大開度范圍內(nèi)，隨開度增大，上閥座部位處湍流動能和湍流耗散率急劇增大;小開度范圍內(nèi);隨開度減小，下閥座部位處湍流動能和湍流耗散率急劇增大。
(3)節(jié)流錐面的存在可大幅度降低上閥座在大開度范圍、下閥座在小開度范圍內(nèi)的湍流動能和湍流耗散率，二者降幅達(dá)30%以上。從效率方面考慮，顯著減少了三通調(diào)節(jié)閥內(nèi)部湍流動能的損失和湍流耗散率的擴(kuò)散，更加有利于流動的穩(wěn)定性和節(jié)能性。
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