蝶閥穩態(tài)與突變流場(chǎng)特性分析

　　運用FLUENT 軟件，分析了大口徑蝶閥速度穩定流場(chǎng)與速度突變流場(chǎng)的特性。結果表明入口速度突然由低速變至高速，將引起流場(chǎng)壓力值及流速的瞬間提升，繼而逐漸降低達到基本穩定，其峰值比高速下穩態(tài)的壓力、流速值更大。同樣當入口速度突然由高速變至低速，將引起流場(chǎng)壓力值及流速的瞬間降低，繼而逐漸升高達到基本穩定，其谷值比低速下穩態(tài)的壓力、流速值還低。此外，開(kāi)度對突變流場(chǎng)回復穩定性有很大影響。

　　1、概述

　　蝶閥多用于各種流體介質(zhì)的輸送管道，起著(zhù)調節和截斷介質(zhì)的作用。蝶閥性能對流體的輸送起著(zhù)至關(guān)重要的作用，而對其流場(chǎng)的分析是研究蝶閥性能的基礎。蝶閥流場(chǎng)的實(shí)際流動(dòng)情況比較復雜，例如閥門(mén)迅速啟閉、壓力不穩或遇到障礙等都會(huì )導致介質(zhì)速度突變或漸變。本文利用FLUENT 軟件先分析蝶閥在穩態(tài)下的流動(dòng)性能，在此基礎上考慮速度突變的情況，對蝶閥瞬態(tài)流場(chǎng)進(jìn)行分析，了解其內部流場(chǎng)的詳細情況，作為流場(chǎng)在速度復雜變化情況下的分析基礎，以指導蝶閥的設計，改善其流動(dòng)狀況。

　　2、基本計算方程

　　對于所有流動(dòng)，都需要求解質(zhì)量和動(dòng)量守恒方程，若流動(dòng)中還包含傳熱或可壓性流動(dòng)，需要增加能量守恒方程。對于湍流問(wèn)題，還需要選擇求解相應的湍流模型。

　　2.1、連續性方程

　　連續性方程即質(zhì)量守恒方程。任何流動(dòng)問(wèn)題都必須滿(mǎn)足質(zhì)量守恒定律。連續性方程是基于流場(chǎng)中質(zhì)點(diǎn)尺寸的微元體所建立的質(zhì)量守恒微分方程。流動(dòng)的連續性方程為

　　5、結語(yǔ)

　　(1) 對比不同開(kāi)度的穩態(tài)流場(chǎng)，開(kāi)度增加引起流道變寬，流體對過(guò)流處沖擊減小，速度及壓力最大值均將減小，而且流動(dòng)的不均勻性減弱，壓力分布越均勻，能量損失越小。

　　(2) 當速度突然增加后，壓力迅速變化，整個(gè)流場(chǎng)速度也隨之變化。整個(gè)變化過(guò)程內，無(wú)論壓力還是速度都出現先增后減直至穩定的過(guò)程，局部流場(chǎng)也有所變化�；謴驮�速度的過(guò)程中，壓力與速度值逐漸降低直至穩定�？梢�(jiàn)這與突變過(guò)程并非單純相反。

　　(3) 當入口速度由低速突變至高速時(shí)，蝶閥流場(chǎng)的速度最大值及壓力都會(huì )迅速增高，其峰值比高速下穩態(tài)流場(chǎng)的壓力、速度值更大，更容易帶來(lái)沖擊、振動(dòng)和噪聲。

　　(4) 當入口速度由高速突降至低速時(shí)，蝶閥流場(chǎng)壓力會(huì )迅速降低，其谷值比低速下穩態(tài)流場(chǎng)的壓力值更小，更容易導致氣蝕現象的出現，引起局部液壓沖擊，影響蝶閥的性能。

　　(5) 速度突變后，蝶閥流場(chǎng)回復穩定的快慢與開(kāi)度的大小有關(guān)。開(kāi)度越大，回復穩定的速度越快。