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美國(guó)MAC電磁閥閥芯結(jié)構(gòu)對(duì)流量有怎樣影響分析

時(shí)間:2017/4/5閱讀:1774
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    美國(guó)MAC電磁閥閥芯結(jié)構(gòu)對(duì)流量有怎樣影響分析
    是工業(yè)系統(tǒng)中*的主要設(shè)備之。錐面調(diào)節(jié)閥門(mén)在控制流量中精度高,在定量流體輸送環(huán)節(jié)應(yīng)用前景廣泛。錐面閥芯的幾何尺寸是決定閥門(mén)控制調(diào)節(jié)能力的非常重要的設(shè)計(jì)參數(shù),傳統(tǒng)的研究手段是采用試驗(yàn)手段,對(duì)閥門(mén)的外部特性,如進(jìn)出口壓力差、流量系數(shù)等,進(jìn)行測(cè)量和分析,而對(duì)流體在閥門(mén)內(nèi)部流動(dòng)情況則很難知曉。近年來(lái),隨著計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)技術(shù)的迅速發(fā)展,為了解閥門(mén)內(nèi)部流場(chǎng)分布,探尋各流動(dòng)參數(shù)的變化規(guī)律提供了便捷的方法。
    本文通過(guò)詳細(xì)分析錐面結(jié)構(gòu)特征,給出影響閥芯錐面的3個(gè)幾何參數(shù)關(guān)系,利用FLUENT流體分析軟件,詳細(xì)分析了錐面結(jié)構(gòu)變化對(duì)閥門(mén)內(nèi)部流場(chǎng)的影響。研究結(jié)果可為同類(lèi)閥門(mén)的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)提供借鑒。
    美國(guó)MAC電磁閥幾何特征分析
    美國(guó)MAC電磁閥的流量特性
    流量美國(guó)MAC電磁閥zui重要的標(biāo)準(zhǔn)之是它的流量特性??刂崎y的流量特性取決于它固有的流量特性。固有的流量特性表示為在恒溫和閥門(mén)兩邊壓力降不變的情況下,通過(guò)閥門(mén)的流量與控制元件位置(推桿行程)的函數(shù)關(guān)系。通常的流量特性有線(xiàn)性的、改進(jìn)線(xiàn)性的、等百分比的、以及平方根(快速開(kāi)啟)的??刂崎y的流量特性見(jiàn)圖1所示。
    美國(guó)MAC電磁閥的流量特性
    任何流量特性曲線(xiàn)都通過(guò)恰當(dāng)?shù)拈y門(mén)元件的形狀或控制閥門(mén)的打開(kāi)及關(guān)閉運(yùn)動(dòng)來(lái)得到。為了得到所希望的固有流量特性,在設(shè)計(jì)閥門(mén)元件時(shí),必須考慮入口、出口以及殼體壓力損失對(duì)閥門(mén)的流量的影響。在情況下,控制閥全部壓力降應(yīng)發(fā)生在控制元件兩邊。然而,流道的幾何形狀突然變化引起的壓力損失是不能*消除的。因此,為了使整個(gè)閥門(mén)具有所要求的流量特性,常常需要設(shè)計(jì)人員對(duì)理論上求得的閥門(mén)元件流通面積與行程的關(guān)系加以改進(jìn)以便補(bǔ)償這種損失。
    1.2 美國(guó)MAC電磁閥閥芯幾何特征
    對(duì)錐面閥門(mén)流道結(jié)構(gòu)分析可知,在閥門(mén)的進(jìn)出口幾何尺寸、開(kāi)度確定的情況下,閥芯錐角是zui主要的影響因素。因此,選擇正確的閥芯錐角幾何尺寸,直接影響閥門(mén)的流通。錐面閥芯幾何尺寸定義見(jiàn)圖2。閥芯錐角幾何尺寸由2個(gè)錐面的半角α1、α2和錐臺(tái)高度h1確定。當(dāng)α1=α2時(shí),閥芯處于單錐面,調(diào)節(jié)規(guī)律比較單;當(dāng)α1≠α2時(shí),閥芯處于雙錐面,調(diào)節(jié)規(guī)律復(fù)雜;合理改變3個(gè)參數(shù),可以得到*的流量調(diào)節(jié)規(guī)律。
    美國(guó)MAC電磁閥閥芯幾何尺寸定義
    2 閥芯幾何變化對(duì)流量特性的影響
    利用上述分析結(jié)論,結(jié)合某型雙錐面閥門(mén),進(jìn)行理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。模型1是單錐面閥芯,即α1=α2;模型2~模型4調(diào)整了3個(gè)參數(shù),閥芯都處于雙錐面狀態(tài)。
    采用三維建美國(guó)MAC電磁閥流道模型。在網(wǎng)格劃分時(shí),為網(wǎng)格的,在結(jié)構(gòu)變化不規(guī)則處劃分較密網(wǎng)格,如本模型閥芯錐面頭部附近。模型選擇四面體非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格,對(duì)需要加密的地方和流動(dòng)劇烈的地方進(jìn)行網(wǎng)格加密,依據(jù)計(jì)算機(jī)的,zui終確定體網(wǎng)格總數(shù)在30萬(wàn)左右。
    分別對(duì)4種錐芯尺寸的模型進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,并把計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)值進(jìn)行比較(數(shù)值計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1)。模型1的流通規(guī)律基本與實(shí)驗(yàn)結(jié)果致,但是相對(duì)誤差比較大,zui大值為0.168,原因應(yīng)是單錐面與雙錐面閥芯引起的;模型2和模型4的流通規(guī)律也基本與實(shí)驗(yàn)結(jié)果致,但是模型2在開(kāi)度較大時(shí)產(chǎn)生了很大誤差,zui大值為0.237,模型4在閥芯處于中間位置時(shí)產(chǎn)生了很大誤差,并且流量控制不穩(wěn)定,zui大誤差為0.255,主要原因是參數(shù)匹配不合理;模型3的流通規(guī)律與實(shí)驗(yàn)結(jié)果有很好的致性,并且誤差比較小,zui大誤差僅為0.046。

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