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船用蝶阀内里流场计算及其改进

对于大型输水利工程程中的船用蝶阀来说,其主要独特的地方在于口径大、流量大。为减低输水过程中的能+羭縷伤耗,增长输水速率,务必想办法减低船用蝶阀的压力亏损,增长流量系数。

  1 计算板型

  1.1 几何建模

  首先认为合适而使用Solidworks软件对蝶板施行了三维造型。蝶板底部直径为3.4m。蝶板上部预设为穹隆结构,穹隆内里预设有多少格栅以增长水的过流平面或物体表面的大小。穹隆两侧各有一个凸台用于安装蝶板的转动轴。

 原形蝶板的三维造型

  开始阶段的剖析觉得,穹隆两侧的凸台有可能会引动流动的杂乱,因为这个将其改导致流线型,其三维造型。

 改进型蝶板的三维造型

  1.2 计算建模

  计算板型认为合适而使用三维N-S方程及标准k-ε湍流板型。其主扼制方程为:

  式(1)中,Q为守恒变向量;f,g,h作别为3个坐标方向的通量,作别表达为式(2)~式(5):

  那里面应力项为第2页式(6)。

  认为合适而使用标准k-ε板型施行求解,具体方程见第2页式(7)和式(8)。式(7)和式(8)中Gk为湍流动能,ε为湍流动能耗散率,σk和σε作别为k和ε的Prandtl数,


  那里面S为均匀应变速度张量的模量,μt为湍流黏性,


  板型中的各常数取值如下所述:

  C1ε=1.44,C2ε=1.92,Cμ=0.09,σk=1.0,σε=1.3。

  计算条件:流动入口速度5m/s,入口压力100kPa。

  2 计算最后结果及剖析

  按阀前入口流速5m/s、入口压力100kPa计算,认为合适而使用动网格技术取得了蝶板动态过程中的流场变动。

  船用阀门开启过程流态变动

  计算也给出了改进前后两种蝶板在水准(即整张纸)状况下的绕流流线和压力云。从流线可以看出,原形船用阀门蝶板近旁的流动比较杂乱,而改进后的流动则较为光顺。反映到压力上,从压力云可以看出,改进前后的压力梯度具备表面化不一样。原形蝶板在两侧凸台和外侧筋板上有表面化的压力集中,容易导致结构毁坏,而改进后蝶板的压力散布则较为平均。
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 原形蝶板流线(速气度)

  改进型蝶板流线(速气度)

  原形蝶板压力云(表压)

 改进型蝶板压力云(表压)

  从计算最后结果看,改进后的蝶板具备“大流量系数、小压力亏损”的表面化长处。

  更具备工程实际意义的数值是流量系数和压力亏损系数,本文的计算也作别给出了改进前后的有关最后结果。

  蝶板改进前后的压力系数和流量系数

  从计算最后结果可以看出,改进后蝶板的阻力减低约30百分之百,压差减低9百分之百,压力亏损系数减低约9百分之百,而流量系数则增加了5百分之百。

  3 经济性剖析

  该船用蝶阀阀板认为合适而使用铸造工艺成型。改进后材料费增加约5百分之百,加工工艺没有太大的变动,总的制导致本略有增加。但改进后的船用阀门因具备流线形的两侧凸台,其接合部位的应力集中事情状况获得非常大改善,在大负荷工况下不易发生毁伤,要得船用阀门故障率表面化减低,生存的年限则表面化延长;并且减低了输水过程中的能+羭縷伤耗,增长了办公速率。对比而言,制导致本的增加足以疏忽不计较。
船用阀门www.sh-jcfm.com

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