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蝶閥的流體及結構分析

【字體(tǐ)

DN1200公稱通經的蝶閥為例,基本的分析條件如下:

公稱通徑: DN1200
公稱壓力: PN1.6MPa
介 質: 水
溫 度(dù):10~38℃
介(jiè)質流速:2.5m/s (管(guǎn)道內平均介質流速)
開閥(fá)時間:45s
關閥時間:45s

一般蝶閥需要通過分析得到的數據如下:

  1. 不(bú)同開度下的管道及(jí)蝶板(bǎn)上壓力分布(bù)
  2. 不同開度下(xià)的管道及蝶板上速度分布
  3. 不同開度下的流(liú)量特性曲線(閥門開(kāi)度(dù)—流量(liàng)係數)
  4. 不(bú)同開度下的水頭損失曲線(閥門開度—水頭損失)及流阻係數(shù)
  5. 不同介質(水和空氣)的額定流量係數及(jí)不同壓差下的流量係數
  6. ……

對於閥門來說,閥門從關閉狀態到打開狀態,開度是不斷就加大的,所以在了解不同(tóng)開度的情況時,需要分析不同的開度狀態,為了比較清楚的了解不同開度的情況,把蝶(dié)閥的開度設為5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°……,每5度為一個(gè)工況(kuàng),直到閥門完全打開,可以共分析十幾種工況,現以其中的一種工(gōng)況(即開度為45°時,壓差流量等情況)為例,來了解(jiě)下分析的過程。

蝶閥的三維模型要(yào)準備好,各個開度都做(zuò)一個配置,在這裏主要做45°示例。需要在蝶閥的兩段增加一定長度的管道,以便(biàn)流體到閥門的時候是和真(zhēn)實情況比較接近的。

  1. 在SolidWorks中的(de)插件(jiàn)中選擇 Flow Simulation;
  2. 根據向導新建一個流體項目,設置流體基本參數,單位設(shè)為“SI”國際(jì)單位製;流體介質設為水;由於閥體類分析皆屬於內(nèi)流,故設為內流;本例不考慮(lǜ)熱傳導;閥體(tǐ)內部和蝶板所有(yǒu)過流麵設(shè)固定牆邊界條件。其他保持默認設置,設置完畢提交(jiāo)後軟(ruǎn)件後即(jí)找流體計(jì)算區域如圖,如(rú)下圖(tú)軟件自動(dòng)找到流體域。

3、設置(zhì)邊界條件和目標,設置入口的速度和(hé)出口的環(huán)境壓力,如下圖所示:

4、設置目標,主要(yào)有出口的速度平均(jun1)值,進(jìn)口的(de)壓力平均(jun1)值(zhí),碟板的扭矩(jǔ),流體的密度平均值等。如下圖所(suǒ)示:

5、網格(gé)大小(xiǎo)默認,運行流體分析,得到分析結果,當開度為45°時,管道及碟板上的壓力分布雲圖及流線圖(tú)如下:

當開度為45°時,管道及碟(dié)板(bǎn)上的速度分布雲圖及流(liú)線(xiàn)圖如下:

通過雲圖得到進口平(píng)均壓(yā)力和(hé)出(chū)口平均壓力,將其帶入(rù)流量係(xì)數計算(suàn)公式,然後就可以計算流量係數。
注(zhù):閥門的(de)流量係數是(shì)衡量(liàng)閥門通(tōng)透(tòu)能力的重要指標,流量係數的大小取(qǔ)決於閥門的結構和尺寸及決(jué)定液流直線性(xìng)的體腔結構與形狀、等截(jié)麵性等。閥門的流量係數越大說明流體流過閥門壓力損失越小。在一定程度上可以認為,閥門(mén)體腔內的每個零件可以看作為一個產生阻力的元件係統(流體的轉彎、擴大、收縮、再轉彎等),因此閥門的壓(yā)力損失,大致等於閥門的各個零件的壓力損失的總和。API6D-2008idt ISO14313:2007《石油天然氣工業(yè)—管線輸送係統—管線閥門》標準說明,流(liú)量係數Kv的定義是(shì):水在(zài)5(40°F)--40°C(104°F)之間流經閥門時產生1bar壓力損失的體積流量,用每小時立(lì)方米表示:

流體分析完成之後,可以把流體分析中閥門受到的水壓(yā)傳遞到結構分析中,進行(háng)相對精準的(de)結構分析,如下圖所示(shì):

注:如果不(bú)做流體分析隻(zhī)做靜(jìng)態結構分析,那麽碟板上的壓力就需要經驗或者(zhě)去測量,而且很多時候不是很精準,先做流體分析就可(kě)以相對準確些。
通過流(liú)體分析和結構分析的耦合,可以(yǐ)對(duì)蝶閥的產品更加(jiā)了解,以便設計更好的產品,如果您也做閥門設計,可(kě)以嚐試這用下仿真分析哦(ò)!

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