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1、第26卷第3期甘肅科學(xué)學(xué)報(bào)V01．26NO．32(31d年6月Journa1ofGaHsuSciencesJun．2Ol4基于污水V型調(diào)節(jié)球閥流阻特性分析張希恒，李跟飛，高德明(蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院，甘肅蘭州730050)摘要：應(yīng)用CFD數(shù)值分析方法對(duì)調(diào)節(jié)閥內(nèi)部流體流動(dòng)特性進(jìn)行分析，以標(biāo)準(zhǔn)￡模型為依據(jù)，對(duì)V型調(diào)節(jié)球閥在不同開度和壓差下的流場(chǎng)進(jìn)行模擬分析．對(duì)比分析了牛頓流體和非牛頓流體在調(diào)節(jié)閥不同壓差和不同開度下的流阻系數(shù)和調(diào)節(jié)閥流阻特性．并繪制不同開度、壓差下流阻系數(shù)的線形圖．結(jié)果表明：隨著壓差變化流阻系數(shù)變化不
2、明顯，隨著開度的增大流阻系數(shù)逐漸減?。P(guān)鍵詞：CFD；牛頓流體；非牛頓流體；流阻特性；不同開度；壓差中圖分類號(hào)：TQO55．8’。1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1004—0366(2014)03—0095-04城市污水是一種具有非牛頓特性的冪率流體，性質(zhì)流體在調(diào)節(jié)閥內(nèi)部的流阻情況．在其中含有大量的污物，包括大小尺度泥沙類和懸1流體計(jì)算模型浮纖維類，流動(dòng)特性較水有著差異．考慮到污水中包括的固相污物特殊性，并且為了分析和研究在研究單相介質(zhì)流體流動(dòng)特性時(shí)，運(yùn)動(dòng)規(guī)律遵方便，將城市污水視為均質(zhì)流體，采用單相非牛頓流循三個(gè)基本守恒定
3、律，即質(zhì)量守恒定律、動(dòng)量守恒定體模型進(jìn)行分析研究，將固相污物的影響歸結(jié)到流律及能量守恒定律，該課題對(duì)流體進(jìn)行數(shù)值模擬研體黏度的影響之中．由于V型調(diào)節(jié)球閥閥芯的V型究時(shí)采用適合工程問題的e湍流模型，對(duì)流體研切口(見圖1)和球閥密封面之間具有剪切作用，可究的控制方程如下：以切斷纖維狀的流體，密封性能好]，因此可用于城連續(xù)性方程為市污水流動(dòng)特性研究．該型調(diào)節(jié)球閥還具有流體阻a~d-+ffs㈤s_O，(1)力小、流通能力大的特點(diǎn)．調(diào)節(jié)閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且還在不斷的變化更新，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)值計(jì)動(dòng)量方程為算的發(fā)展，運(yùn)用CFD
4、技術(shù)對(duì)流體流動(dòng)進(jìn)行模擬仿真Ⅱl㈨pudV—II]~,)pfdV4-if,㈨pdS，、分析已經(jīng)成為一種普遍應(yīng)月j的工程分析手段，通過湍動(dòng)能k的輸運(yùn)方程為CFD通用軟件fluent對(duì)某一一型號(hào)的V型調(diào)節(jié)球閥內(nèi)部流體介質(zhì)的流動(dòng)特性進(jìn)行模擬仿真，分析不同St+丟[忌一(十譬)(差)]一G—，cs湍流耗散率s的輸運(yùn)方程為篆+未[e一(+)(亳)]一cG}一cE2P，(4湍動(dòng)能和湍流耗散率生成項(xiàng)G和G的計(jì)算公式為Gk—一(Sulauj]Sai，(5)圖1V型調(diào)節(jié)球閥的閥芯結(jié)構(gòu)其中：為渦黏性系數(shù)．在用進(jìn)行數(shù)值計(jì)算時(shí)，￡模Fig．1
5、Corestructureofv-typeregulatingballvalves中經(jīng)驗(yàn)常數(shù)的取值通常情況為收稿日期：2013-09—04基金項(xiàng)目：甘肅省科技支撐計(jì)劃(110jzSBo79)作者簡(jiǎn)介：張希恒(1966一)，男，甘肅永登人，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)殚y門技術(shù)與密封、管道工程等．E—mail；ligfl987@126．corn第26卷張希恒等：基于污水V型調(diào)節(jié)球閥流阻特性分析97生阻力的元件系統(tǒng)，當(dāng)有流體通過閥門時(shí)，整個(gè)流動(dòng)表2不同壓差下污水(n=0．1666)流阻系數(shù){系統(tǒng)中的流阻系數(shù)還和流體本身的
6、特性有關(guān)．流體Table2Coefficient{ofthesewage(n=0．1666)flowresistanceunderdifferentdifferentialpressures在閥門中的流阻系數(shù)計(jì)算公式為2Ap一(7)開度℃——!竺一——下’D“?！髀?．2MPa△聲一0．5MPaAp=1MPa△一1．5MPa其中：Ap為閥門前后的壓力損失(Pa)；為閥門流阻系數(shù)；p為流體密度(kg／m)；為流體在管道內(nèi)的平均流速(m／S)．通過數(shù)值模擬得到壓差分別為0．2MPa、0．5MPa、1MPa、1．5MPa時(shí)
7、，調(diào)節(jié)閥不同開度下的流阻系數(shù)值，見圖6、表1、表2、表3．從圖6中我們可以看出，調(diào)節(jié)閥流阻系數(shù)隨開度增大呈現(xiàn)出減小趨勢(shì)，當(dāng)訓(xùn)節(jié)閥為全開狀態(tài)時(shí)流表3不同壓差下污水(n=1．666)流阻系數(shù){阻系數(shù)最?。y門開度較小時(shí)，由于閥芯、閥座所造Table3Coefficient{ofthesewage(=1．666)成的流通面積小，形成局部阻力，并且在節(jié)流處會(huì)形flowresistanceunderdifferentdifferentialpressures80{)7Il())IJ5004003002001ll()Il304【
8、】5I)6【】708I)90凋節(jié)閥開度0／℃成渦旋流動(dòng)，因此在開度較小時(shí)流阻系數(shù)值較大．◆清水流阻系數(shù)·剪切細(xì)化流流阻系數(shù)▲剪切稠化流流阻系數(shù)對(duì)比表l、表2和表3的數(shù)據(jù)，可以看出對(duì)于不圖6壓差為0．5MPa時(shí)不同開度下剪切細(xì)化流、同流體，閥門流阻系數(shù)值不同，當(dāng)具有牛頓流體性質(zhì)剪切稠化流和水流阻系數(shù)變化曲線水通過閥門時(shí)，流阻系數(shù)較非牛頓性質(zhì)污水小
