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文章编号：1005 -0329(2016)07 -0014 -04^c c c c c c c c c c^f设计计算I!非全周矩形开口滑阀小开口度时流量及液动力特性研究杨科，金晓宏，肖鹏飞，唐文(武汉科技大学，湖北武汉430081)摘要：电液伺服阀作为液压控制系统的核心元件，其性能的好坏直接关系到控制系统的特性。
采用计算流体动力学 软件Fluent中动网格技术,对伺服阀滑阀阀口在0. 5m m开度内的流动状态进行静、动态仿真，研究其流量与液动力特 性。
从计算结果可以看出，阀口流量特性仿真曲线与理论曲线在趋势上基本相同。
阀芯所受稳态液动力仿真值与理论 值增长趋势基本相同。
仿真时，阀口开度按给定速度连续增大，阀口打开瞬时,瞬态液动力变化大；阀口打开后,瞬态液 动力变化不大,且瞬态液动力数值较稳态液动力小得多。
关键词：非全周矩形开口滑阀;小开口度;动网格;流量特性;液动力中图分类号：TH137 文献标志码： A doi： 10. 3969/j. issn. 1005 -0329.2016.07.004 Research on the Characteristics of the Flow Rate and Flow Force Through a Small Opening at the Spool Valve with Non-full Perimeter Rectangular Shaped OpeningYANG Ke,JIN Xiao-hong,XIAO Peng-fei,TANG Wen(Wuhan University of Science and Technology,Wuhan 430081 ,China)Abstract：Electronic-hydraulic servo valve is a key component of hydraulic control system,and the characteristic of the control system is determined by the performance of the servo valve. The dynamic mesh of Fluent,software of CFD,is employed to calculate the flow of the opening of spool valve of the servo valve in the steady state and dynamic state in the range of 0. 5mm opening in order to get the flow characteristic and flow force. The results show that the theoretical curve and simulation curve of flow characteristic of spool valve are almost the same. The theoretical curve and simulation curve of steady-state flow force of spool valve have no difference in the shape. With the condition of the continuous increase of opening of spool valve at a given speed in the simulation, the transient-state flow force increases greatly at the moment when the valve just open and it has a little change at the left time. The transient-state flow force is much smaller than steady-state flow force.Key words ：spool valve with non-full perimeter rectangular shaped opening ； small opening ； dynamic mesh ； flow characteristic ；flow forcei前言近年来，越来越多的国内外学者采用计算流 体动力学（CFD)方法分析液压阀内部流体的速度 分布、压力变化、能量损失以及阀口的气穴现象…5]，目前研究工作主要集中在2〜5mm这一较大阀口开度的情形[6’7]。
ISSN 1008-9446 承德石油高等专科学校学报第20卷第3期，2018年6月CN13 -1265/T E Journal of Chengde Petroleum College Vol.20，No. 3，Jun. 2018笼套式节流阀内流场数值模拟及水合物生成李智博，罗璇，陈军，马强，孔祥雷(承德石油高等专科学校热能工程系，河北承德067000)摘要：笼套式节流阀在水下油气田开采中应用广泛，研究其节流过程的流动特性，对于优化操作工艺，保证阀 门工作的可靠性与安全性具有重要意义。
对天然气节流过程进行了数值模拟，得到了节流阀内压力场、速度 场、温度场的特征，分析了节流后和节流过程中水合物生成的影响因素，提出了基于计算条件的阀门临界开度 的确定方法。
关键词！水下节流阀；数值模拟；流动特性；水合物中图分类号：TE952 文献标志码：A 文章编号= 1008-9446(2018)03-0043-04Numerical Simulation and Hydrate Formation Analysis of Sleeve Choke LI Zhi-bo，LUOXuan，Chen Jun，MAQiang，KONGXiang-lei (Departm ent of Therm al E ngineering，Chengde Petroleum C ollege，Chengde 067000，H ebei，C hina) Abstract：Sleeve chokes are widely used in the m ining of underw ater oil the flow characteristics of sleeve choke has very im portant significance for optimizing process and ensuring the reliability and safety of the choke. According to the results of num erical sim ulation，the characteristics of the pressure field，velocity field，and tem perature fiel(i were obtained .The main factors that may affect tlie hydrate formation in/after the throttling process were analyzed ，and a metliod for determ ining t he critical opening of tlie valve based on the calculation conditions is proposed.Key words: underw ater throttle $num erical simulation $flow characteristics $hydrate水下节流阀是采油树中重要的过流部件，工作中其压力、温度、速度的变化剧烈，易造成阀芯的损 坏[1’2]。
四、高压节流阀件的研究节流阀是接在节流管线上，用控制节流阀通道大小来对液流造成阻力而生成回压，使井内流体在受控下流出的零部件。
在众多的阀门中，节流阀就是其中一种。
在压井施工中，节流阀是为了提高环空流动阻力而在循环通路的末端人为设置的一个流动障碍，流体流经节流阀时，产生一个适当的流动阻力，这个阻力通过流体传递到井底，以弥补不足的井底压力。
而当节流阀应用在节流管汇，其作用是控制流量，用于保持整个油气生产系统的压力。
可以说节流阀是节流系统的核心部件。
所以要解决节流系统在高压井中的井控问题，首先需要进行高压节流阀的研究。
为了实现对流体的控制，阀门一般应具备以下性能：即密封性能、强度性能、调节性能、动作性能和流通性能。
对于大多数阀门来说，密封问题是首要问题。
但对于安装在节流管汇、井口采油树或压井管汇上的节流阀等调节类阀，除了对密封和强度的基本要求外，其调节性能的优劣具有重要意义。
在塔里木油田现场，普遍使用的节流阀是针形阀，亦即锥形阀。
通过在现场的调研及实践，在锥阀的使用过程中，常出现许多对油气田生产不利的现象，如噪声大，阀杆振动，严重的甚至会造成阀杆断裂，阀座刺穿。
针对这种情况，进行高压节流阀的研究十分必要。
4．1 节流阀的流体力学及动力学理论分析4．1．1 管内流动粘性是流体的固有属性。
在油田现场的管道中的真实流动都是具有粘性的流动。
但是由于常见的液体和气体的粘性系数µ的数值很小，因而在速度梯度不是很大的流场中，粘性力相对于其它力而言为小量，故可不考虑粘性力的作用，从而可以假定为理想流体；但在采油井口的油气采输，管道输送以及压井施工中，由于在管道存在速度梯度很大的区域，则必须考虑粘性力的作用。
对于复杂的流动问题目前只有某些特殊问题，才可以完全用理论方法来求解，而大量实际问题如节流阀（复杂的三维非等截面弯管）中的流动则主要是依靠数值计算方法和实验的方法来求解。
由于实际实验的方法成本较高，故本文采用计算机数值模拟计算。
基于COMSOL液压节流阀内部流场数值模拟研究王海冰;王攀达;李文华;张子耀;李贝贝;刘秀梅【摘要】针对不同开度下U型节流阀内部流场的变化,基于软件COMSOL Multiphysics建立CFD数值计算模型,得到了节流阀内部流场的速度、压力分布等随着阀口开度变化的特性云图.研究结果表明:节流口处压力下降梯度较大,并出现局部低压区.阀内流体速度在经过阀口处急剧变化,阀口附近流速达到最大,并沿流体流动方向形成一个空心锥形高速射流区域.即流体出口端射流出射方向倾斜指向出口,另一过流面中流体出射方向指向阀座,并沿阀体壁面流动.此外,随着阀口开度减小,阀口处速度大小和阀口附近压力几乎不变,但是节流口流体出射方向角度变大.【期刊名称】《液压与气动》【年(卷),期】2015(000)008【总页数】4页(P26-29)【关键词】节流阀;COMSOL;流体流动;射流【作者】王海冰;王攀达;李文华;张子耀;李贝贝;刘秀梅【作者单位】中国矿业大学机电工程学院,江苏徐州221116;中国矿业大学机电工程学院,江苏徐州221116;中国矿业大学机电工程学院,江苏徐州221116;中国矿业大学机电工程学院,江苏徐州221116;中国矿业大学机电工程学院,江苏徐州221116;中国矿业大学机电工程学院,江苏徐州221116;浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室,浙江杭州310027【正文语种】中文【中图分类】TH137引言节流阀在液压系统中起到流量控制等重要作用。
但是当阀内流体与过流部件发生高速相对运动时，极易产生空化现象，破坏流体的连续性，使流场特征更加复杂，并影响节流阀的使用性能和寿命[1]。
此外，空化形成的气泡在流经压力恢复区时，会发生溃灭，引发诸如材料损伤、振动、噪声等问题[2]。
因此，对节流阀内部流动特性开展相关研究对节流阀的优化设计具有重要的理论意义。
随着液压技术的兴起、液压技术自身发展需求和流场仿真及检测技术的提高，针对液压元件及系统开展更多深入研究是一种发展趋势。
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
最小流量调节阀性能数值模拟分析
采用CFD 软件对研发的最小流量阀内部流场进行了仿真实验，得到了阀内压力、速度、振动和噪声的情况。
分析结果表明，迷宫式节流阀芯通过多
级转弯流道实现逐级稳定降压，能够有效的限制流速上升过快，防止由于压力
突变引起的闪蒸、气蚀及冲蚀、振动和噪声的损害。
1、概述超( 超) 临界( USC) 火电机组给水泵最小流量调节阀工作在高温、高压和高压差的恶劣工况下，受气蚀、冲刷、振动和噪声等影响严重。
本
文介绍了研制的最小流量调节阀内部结构特点，并采用计算流体力学( CFD) 软件对阀内流场进行三维数值模拟仿真实验和分析，获得了阀内部压力与速度分
布和振动与噪声关系。
对单层迷宫盘片内部流动进行了深入的研究分析，揭示
了迷宫式阀芯降压节流的原理。
2、结构特点150Tz668Y-450W 型最小流量调节阀( 利用SolidWorks 三维实体建模软件，对阀腔内部流道建立了流道模型( 3.2、计算网格划分流道模型网格由
通过求解得到阀内流场的压力分布情况( 4.2、速度场分析
通过求解得到流场速度分布( 4.3、盘片降压限速分析
迷宫盘片8 条流道呈中心对称排列，取其中的单个流道建立模型进行深入分析。
得出迷宫流道内压力与速度局部放大4.4、噪声分析
调节阀( 工作介质为液体) 的噪声主要是流体流过阀门节流区产生高压降，引起介质流速变大，产生湍流和涡流，导致阀体振动剧烈、噪声严重，此
类噪声也称为液体动力噪声。
高压差下调节阀液体动力噪声往往会超过相关标
准的限制值。
对调节阀所产生的液体噪声进行理论预测，能为相关结构的改进。
小开度工况下水轮机内部流场特性数值模拟研究贾允;宫汝志;李凤臣【摘要】在根据国家“十二五”、“十三五”规划,水电将成为我国电力系统的重要组成部分.随着水轮机尺寸、容量的增加,水轮机稳定性将成为机组设计过程中需要优先考虑的问题.水电站飞逸试验时,曾在小开度工况出现超过可接受范围的振动,使得对水轮机小开度下的水力稳定性得到广泛关注.本文采用RNG k-ε模型对某水轮机模型小开度工况进行了CFD分析,获得模型机外特性曲线,研究了导叶小开度状态下机组内部流场演变规律及流场特点,分析了导致流动不稳定的原因.【期刊名称】《大电机技术》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】7页(P54-59,64)【关键词】流体机械;流动稳定性;CFD;小开度工况【作者】贾允;宫汝志;李凤臣【作者单位】哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TK730.20 引言三峡机组在进行小开度过速试验中曾出现振动严重超出允许范围的现象[1]，蜗壳压力脉动超过水头的50%，导致机组出现强烈振动。
为了避免机组的异常振动，工作人员不得不延长导叶的关闭时间[2]。
而过长的关闭时间将导致机组转速的持续攀升[3]，对安全运行及辅助设备性能保证产生威胁，从而带来并网困难。
另一方面，在国家“十二五”、“十三五”规划指导下，作为优质清洁的可再生能源，水电将成为我国电力系统的重要组成部分[4]，当前以乌东德、白鹤滩等为标志的巨型水电机组已启动开发。
因此有必要通过理论研究和数值计算方法对小开度工况下水轮机内部流动细节进行分析。
通过研究水轮机流场，寻求避免水轮机异常振动的有效方法。
早期针对过渡过程的计算只局限于图解或解析等近似算法[5]，当前，水轮机过渡过程计算与计算机应用深入结合，多采用Streeter和Wylie提出的特征线法[6,7]。
第 56 卷第 6 期2019 年 12 月化 工 设 备 与 管 道PROCESS EQUIPMENT & PIPING V ol. 56 No. 6Dec. 2019·管道与管件·调节阀流量流阻测试与流场仿真分析陈宗杰（国家阀门产品质量监督检验中心（福建），福建 泉港 362800）摘 要：调节阀是工业生产重要的调流、调压元件，在对调节阀试验过程观测到轻微噪声，解体检查发现套筒有腐蚀。
在对调节阀进行流量流阻测试的基础上，运用Fluent 对其内部流场数值模拟，对比分析试验测试结果与仿真计算结果，验证数值模拟可行性。
仿真所得调节阀流场，能够可视化反映出其内部真实流动规律。
通过研究调节阀流场的压力分布云图和速度分布云图，分析其内件腐蚀的可能原因，并提出相关防范措施。
关键词：调节阀；数值模拟；试验；流量；流阻；腐蚀中图分类号：TQ 055.8；TH134 文献标识码：A 文章编号：1009-3281（2019）06-0063-006收稿日期：2019-05-06基金项目：福建省特种设备检验研究院科研项目（FJTJ2018022）。
作者简介：陈宗杰（1987—），男，工程师，硕士。
主要从事阀门试验研究工作。
调节阀是工业系统中重要的控制元件，主要用于调节管路介质压力和流量[1-2]。
在工业生产中，由于调节阀设计不合理或选型不当，导致大量的噪声产生，甚至内部零件磨损腐蚀[3-4]。
本文在对某一公称直径DN25，公称压力PN16的电动调节阀（图1）进行流量流阻测试时，发现该调节阀有轻微的噪声产 生。
阀空化噪声数值分析[7-9]；沈国强等设计了具有大小窗口的套筒调节阀，采用计算流体力学软件分析阀内流体流动规律[10]。
本文在对调节阀进行流量流阻测试的基础上，运用有限元仿真内部流场，对比试验测试与仿真计算结果，验证数值模拟的可行性，根据仿真模拟直观可视的优点，通过研究内部流场压力分布云图和速度分布云图，分析调节阀内件产生腐蚀的可能原因，并提出相关防范措施。
