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煤气化核心调节阀的结构优化及数值模拟中国泵业网引言调节阀又称为控制阀，是过程控制系统顶用动力操纵去改变流体流量的装置，跟着自动化程度的不断进步，调节阀已广泛地应用于冶金、电力、化工、石油等领域。
在化工出产过程中，一个工艺过程的控制是否平稳，超调量、衰减比，扰动是否在划定的范围内，除了工艺设计公道、设备提高前辈外，重要的一点就是调节阀能否按照主体控制意识正确动作，从而精确地改变物料或能量。
假如调节阀的流量特性差、渗漏大、动作不可靠，就会使自动控制过程的质量变差，甚至失去调节作用，从而增加了劳动强度，给出产带来重大的经济损失。
而航天煤化工系统中的主氧路氧气调节阀，系统对其调节的不乱性，可靠性及敏捷度有着更高的要求。
因此，调节阀机能的进步对流程工艺效益的进步以及能源消耗的降低有着重要作用。
近年来，跟着计算流体动力学（简称CFD）软件的发展，通过CFD数值模拟来研究调节阀的流量特性并用来优化设计方案在阀门行业已开始应用。
CFD 技术在阀门设计中的应用使得阀门的结构设计更趋于公道，更有助于我国阀门行业开发新产品，加快缩小与国外差距的步伐。
1调节阀的结构及流道模型的建立文中以航天煤化工系统中的主氧路氧气调节阀为研究对象，其为笼式单座调节阀。
该模型简化后的内部结构如图1所示，公称通径为80mm，总长为337mm。
流体的活动方向为右进左出，通过调节阀芯的行程，来改变阀笼的畅通流畅面积，从而实现调节流量的目的。
利用三维建模软件Solidworks，根据流道的几何尺寸以及阀芯与阀座的装配关系，对不同开度下的流体流道分别进行三维建模，为使流体活动更充分，阀前后流道均延长1000mm。
图2所示为该调节阀流体流道的三维模型。
图1 调节阀内部结构图图2 调节阀流道三维模型图2数学模型2.1控制方程研究过程中合理假定调节阀内流体介质为不可压缩的黏性流体。
无热能交换，不可压缩黏性流体控制方程由质量守恒方程（连续性方程）和动量守恒方程（N-S方程）组成，分别为：质量守恒方程：其中，u，v，w分别是三个方向的速度矢量。
文章编号:100225855(2005)0120007204作者简介:吴石(1971-),男,辽宁昌图人,讲师,在读博士研究生,从事船舶振动与噪声控制的研究。
阀门流场的数值模拟及流噪声的实验研究吴 石,张文平(哈尔滨工程大学动力及核能工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001) 摘要 采用非结构、非交错网格的有限体积法求解用二方程模型封闭的雷诺平均N 2S 方程组,对水管路系统中3种常见阀门的三维分离流动进行数值模拟。
模拟结果表明,随着蝶阀、闸阀和球阀开度的减小,流体在蝶阀背面、球阀阀门内外分别形成两个方向相反的漩涡,闸阀的漩涡出现在挡板与管道的壁角处,并且漩涡在阀门下游逐渐消失。
同时实验表明,阀门下游的流噪声大于阀门上游的流噪声,涡声是阀门噪声的主要来源。
关键词 阀门;流场;数值计算;流噪声;涡声 中图分类号:TB 52 文献标识码:AInvestigated numerically on flow 2f ield of valves andexperimental study of valve 2noiseWU Shi ,ZHAN G Wen 2ping(College of Power and Nuclear Eng.,Harbin Engineering University ,Harbin 150001,China )Abstract :The 32D separate flow of three kinds of valves in the water piping is investigated numerical 2ly.The numerical method is to solve the RANS equations using a Finite Volume Method based on an unstructured and collocated grid.Turbulence is taken into account by the standard model.The simu 2lation results show that ,the fluid separately form two vortices in reverse direction at the back of but 2terfly valve and within 2and 2out of ball valve.The vortex at the gate valve emerges in the wall angle of board and piping with the opening angle decreasing of the butterfly valve ,gate valve and ball valve.At one time vortex gradually reduce at downstream of the valve.In the experiment ,the flow noise at valve downstream is bigger than that at the valve upstream ,the valve noise produced by vortex mo 2tion.K ey w ords :valve ;flow field ;numerical simulation ;flow noise ;vortex sound 1 概述无论是在流体机械中,还是在流体传动与控制系统中,都会用到各种各样的阀门,这些阀门装置的主要作用是对流体的流量、压力和流动方向进行调节和控制,以满足工作系统的要求。
供气调节阀内部流场数值模拟研究文章以过热蒸汽为介质，利用FLUENT软件对供气调节阀进行数值模拟分析，验证了调节阀数值模拟的可行性。
通过数值模拟获得了调节阀内部流场、压力场并进行了分析。
研究成果对揭示调节阀内部场分布规律，改进调节阀性能具有一定的指导意义。
标签：供气调节阀；数值模拟；流场；压力场引言调节阀是过程工业中的终端控制元件，能够完成对流量等参数的控制。
随着调节阀技术的不断发展与自动化程度的不断提高，调节阀已越来越广泛的应用于不同的工业部门。
考虑到调节阀在整个控制系统中的重要地位，对调节阀进行详尽的分析和性能上的改进，对于整个系统性能的提高具有十分重要的意义[1]。
1 调节阀的工作原理与理论流量及流量系数计算方程调节阀是一种节流元件，可以改变通过阀门的流体的流动阻力。
可根据执行机构传来的控制信号，通过改变调节阀芯的行程来改变阀芯与阀座之间的节流面积，继而通过改变阀门的阻力系数，来改变通过调节阀的流量。
对于阀门内流动的流体，可用流体力学方程来描述，伯努利方程可用来描述流动流体机械能的转换关系，应用实际工况下的流体伯努利方程式，可导出流体流过调节阀的流量公式。
相关计算公式如下。
流量系数为流体流经阀门产生单位压力损失时流体的流量，是衡量阀门流通能力的重要指标[2]。
当各量取国际单位制时，流量系数可用下式表示。
2 几何模型的建立及网格的划分本文研究的为某类型供气调节阀，其结构见图1，由结构图以及阀门型号得其各项参数为：公称压力为2.5MPa，公称通径为45mm，总长为252mm，流体从左端流入，右端流出，通过调节阀芯的高度，可以改变流通截面积，从而实现调节流量的目的。
2.1 流道模型的建立文章利用FLUENT前处理器GAMBIT三维建模软件，根据流道的几何尺寸与阀芯的位置，对流体的通道进行三维建模，而且针对不同的开度进行建模。
调节阀全开度的几何实体模型如图2。
2.2 网格划分调节阀全开度时化分网格结构，化分阀芯顶端加密网格，整个流道网格数为442211个，并进行网格无关性检验。
多级套筒调节阀流场数值模拟与流量特性研究王燕;徐晓刚;胡建;郝娇山;王若愚;李树勋【摘要】以连续性方程、三维雷诺平均N-S方程和基于各向同性涡黏性理论的k-e方程组成多级套筒调节阀内部流动数值模拟的控制方程组,依据数值计算要求,设定适当的边界条件,采用结构与非结构网格相结合有限体积法对控制方程组进行离散；应用CFD软件对多级套筒调节阀内部流场进行内三维湍流流动数值模拟,分别对其压力场、速度场和迹线分布进行了分析.结果表明多级套筒结构的设计能较好地改进阀内流动状况,实现压力的渐变,有效地避免汽蚀现象的发生.在设计过程中引入了CFD仿真实验,研究了多级套筒调节阀的流量特性,提高了样机试制的成功率,缩短了开发周期,降低了成本,从而为多级套筒调节阀的设计与研究提供借鉴.%Three-dimensional numerical simulation of the internal turbulent fluid field in multistage cage control valve is performed by using computational fluid dynamics software. The pressure field, velocity field, path line distribution and flow characteristics are analyzed. The results show that the internal flow fields become more uniform. The development cycle is shortened and the cost is reduced, which can provide a reference for the research of multi-stage cage control valve.【期刊名称】《石油化工自动化》【年(卷),期】2013(049)001【总页数】4页(P50-53)【关键词】数值模拟;多级套筒;调节阀;性能分析;流量特性【作者】王燕;徐晓刚;胡建;郝娇山;王若愚;李树勋【作者单位】重庆川仪调节阀有限公司,重庆400700;兰州理工大学石油化工学院,兰州 730050;重庆川仪调节阀有限公司,重庆400700;重庆川仪调节阀有限公司,重庆400700;重庆川仪调节阀有限公司,重庆400700;兰州理工大学石油化工学院,兰州 730050【正文语种】中文【中图分类】TH134在现代工业生产中，调节阀属于控制阀系列，它是流体运输过程和工艺环路中的重要控制元件，是确保各种工艺设备正常工作的关键设备，被广泛应用于工业生产及日常生活各个领域中。
船用汽轮机调节阀箱数值模拟的开题报告一、研究背景与意义船用汽轮机作为船舶主要动力装置，在船舶工业中占有重要地位。
调节阀箱作为汽轮机控制系统中的重要部分，主要用于调节汽轮机的负荷及稳定运行。
因此，对调节阀箱进行数值模拟研究，能够有效提高汽轮机的运行效率和稳定性，对于保障船舶的运输安全和经济性具有重要意义。
二、研究内容和目标本研究旨在针对船用汽轮机调节阀箱进行数值模拟研究，具体内容包括以下几个方面：1. 基于流体动力学理论，建立船用汽轮机调节阀箱的数值计算模型，对阀箱内的流场及压力场进行模拟分析。
2. 通过数值模拟数据的分析，探究调节阀箱内不同参数（如开度、流量等）变化对汽轮机性能的影响规律。
3. 在数值模拟的基础上，设计阀箱控制系统参数的优化方案，提高汽轮机的运行效率和稳定性。
三、研究方法本研究主要采用数值模拟方法，具体流程如下：1. 建立船用汽轮机调节阀箱的数值计算模型，通过CFD（计算流体动力学）软件对阀箱内的流场进行模拟分析。
2. 根据模拟结果，统计分析阀箱内不同参数（如开度、流量等）变化对流场及压力场的影响规律，分析阀箱内流体运动的特征。
3. 在数值模拟的基础上，针对阀箱控制系统参数的不同组合，通过优化算法进行参数调整，以提高汽轮机的运行效率和稳定性。
四、研究进度安排本研究的进度安排如下：1. 第一季度：梳理相关文献，了解船用汽轮机调节阀箱的基本原理和流体动力学模拟方法；2. 第二季度：建立船用汽轮机调节阀箱的数值计算模型，进行初步模拟分析；3. 第三季度：根据模拟结果，分析阀箱内流体运动特征，总结影响阀箱性能的主要因素；4. 第四季度：设计阀箱控制系统参数的优化方案，进行参数调整，并进行运行效率和稳定性测试。
五、预期研究成果通过本研究，预计可以获得以下成果：1. 建立船用汽轮机调节阀箱的数值计算模型，并对阀箱内的流场及压力场进行模拟分析；2. 分析阀箱内不同参数（如开度、流量等）变化对汽轮机性能的影响规律；3. 提出阀箱控制系统参数的优化方案，提高汽轮机的运行效率和稳定性。
活塞式流量计的体积特性分析与优化活塞式流量计是一种常用的仪表，用于测量流经管道的液体或气体的体积流量。
本文将对活塞式流量计的体积特性进行分析，并提出一些优化措施。
首先，我们来了解一下活塞式流量计的工作原理。
活塞式流量计是利用活塞在管道中来回运动的方式来测量流量的。
当液体或气体流经管道时，活塞会受到流体的作用力，从而产生一定的推力。
通过测量活塞的运动距离和时间，可以计算出流体的体积流量。
然而，活塞式流量计也存在一些体积特性上的不足之处。
首先是精度方面的问题。
由于活塞在运动过程中可能受到摩擦力和惯性力的影响，导致测量误差较大。
其次是压降问题。
活塞式流量计在测量流体时会产生一定的压降，这可能对管道系统的正常运行造成影响。
最后是动态响应性能方面的不足。
活塞式流量计的动态响应性能较差，对于流量变化较快的情况下，无法及时反应。
针对以上问题，我们可以提出一些优化措施来改善活塞式流量计的体积特性。
首先是提高精度方面的优化。
通过改进活塞的设计和减小摩擦力，可以有效降低误差。
其中，使用低摩擦材料、改善密封结构等都是可行的方法。
其次是解决压降问题。
可以通过增大管道直径、优化流动分布、减小活塞与管道之间的间隙等措施来降低压降。
最后是改善动态响应性能。
可以通过增加传感器的采样频率、优化控制算法等方法来提高动态响应性能。
除了上述措施外，还可以考虑增加一些辅助设备来提高活塞式流量计的体积特性。
例如，安装温度和压力传感器，可以实时监测流体的温度和压力变化，从而更准确地计算体积流量。
此外，引入自动校正功能，可以在不同工况下对流量计进行自动校正，提高测量精度。
在应用上，活塞式流量计一般适用于对流量精度要求较低的场合，如供水、天然气计量等。
但对于一些对流量精度要求较高的场合，如精细化工、生物医药等领域，活塞式流量计的体积特性可能无法满足需求。
此时，可以考虑使用其他类型的流量计，如涡街流量计、电磁流量计等，以提高测量精度和稳定性。
综上所述，活塞式流量计是一种常用的流量测量仪表，但在体积特性方面存在一些问题。
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。
气动阀门流场特性数值分析一、引言气动阀门作为工业自动化控制系统中的一种重要元素，其性能的优劣直接影响到整个系统的稳定性和控制精度。
阀门的流场特性是影响阀门性能的重要因素之一。
通过数值模拟技术对气动阀门的流场特性进行分析，可以为气动阀门的优化设计提供理论依据。
二、气动阀门的工作原理气动阀门是利用气动执行机构控制阀瓣的开合以调节流量或者压力的设备。
其工作原理如下：气动执行机构由气压缸、气缸驱动机构、阀杆和弹簧等组成。
当气源通入气压缸时，气压缸内部的气体使得机构上的阀杆向下移动，进而使得阀门开启；当气源被关闭时，气压缸内压力降低，阀芯上的弹簧将阀杆向上移动，进而使得阀门关闭。
气动阀门的开启程度通过气缸驱动机构来控制。
三、气动阀门流场特性分析气动阀门中流场特性的研究重点是在不同工况下阀门内部流体的流速分布、压力分布以及其它物理量的变化。
通过数值模拟技术进行气动阀门流场特性的分析，可以绘制出不同工况下压力场、速度场等相关的流场参数。
气动阀门的流场特性受到其工况和流路结构的影响。
当阀门处于全开和全闭状态时，气流主要在直通管道中流动，此时流场具有对称性；当阀门处于半开状态时，由于气流通过阀门时会产生流动分离现象，因此气动阀门的流场特性会十分复杂。
流场特性的研究一般可以分为两个步骤：数值模拟和分析。
在数值模拟中，通过计算流体力学模拟软件对气动阀门的流场进行模拟，通过数值方法求解非定常流体动力学方程组、传质方程和能量方程，得到各物理量在时间和空间上的分布情况。
在分析阶段，需要通过对数值分析结果进行数据处理和统计分析，得出流场特性的各项指标。
四、气动阀门流场分析方法气动阀门的流场分析方法包括物理试验和数值模拟两种方式。
物理试验可以获得阀门内部流体的实际流动情况，但是试验过程受制于环境、设备和条件等因素，成本较高。
数值模拟方法可以通过数学模型对气动阀门的流场特性进行分析，具有成本低、模拟准确等优点。
因此，目前研究气动阀门流场特性的方法以数值模拟为主。
