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温控球阀流场特性及流量系数的数值模拟研究

朱晓林  
【摘要】:电动温度控制球阀广泛用于热量表、风机盘管、消防喷淋、智能表配套、节水等系统设备中,具备了快速通断和多开口度调节的功能,配合温控器能够根据温度调整合适的开口度,达到节能目的。 本文以小口径电动温控球阀为研究对象(以下简称球阀),运用CFD模拟软件FLUENT,进行了球阀内部流场特征的模拟,然后将流体力学理论计算与实验结果相比较,验证了模拟计算的正确性。 本文首先运用了流体力学理论进行前期的计算分析,为后续的模拟研究奠定了理论基础,根据数值模拟计算理论及实际的球阀设计尺寸,建立计算模型并选用合理的求解方法进行了球阀流场特征的模拟计算,得到了流场特性,流量系数值、压降、流体力矩随开口度变化的曲线,并与模拟值进行了对比分析,总结了产生误差的原因及模拟计算的可行性,同时得到了若干结论。其次根据球阀结构建立模拟计算模型,模拟分析了其流场特征,根据获得的结果建立了简化计算模型,导出了相应的流量系数计算公式,进而对不同钢球升高量下的球阀结构的流场特征进行了验证性模拟分析,得到随钢球升高量变化的流量系数曲线,并与推导得出的简化计算公式计算值进行对比,得到了若干结论。最后进行了相关的水力实验,获得了流量系数、压降、流体力矩的实验值,绘制了随球阀开口度变化的相应曲线,与理论值、模拟值进行比较分析,并对数值模拟研究进行了总结。


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