您成功 我精彩

助力阀企赢天下!

返回

不同物性的流体在球阀内流动结构研究

时间:2018-12-04次数:4702

球阀主要用来接通、切断管路中流体的流动,是管路系统中的重要控制元件之一,其启闭过程对其内部流动状态产生影响,因此分析阀门启闭过程中内部及上下游的流动特性是阀门领域的重点研究内容.赵莹等C17利用流体软件Fluent对球阀内部的分离流动进行了分析,刘华坪等川利用动网格技术对阀门瞬态行为进行了数值模拟,石柯川对球阀开启过程的瞬态流阻特性进行了数值模拟与实验研究,杨国强等川对球阀内壁三维流场进行数值模拟仿真,探究了球阀开启过程中内部流场的变化,王朝富等川对强制密封的球阀内部流动进行分析及结构优化.这些研究对理解球阀内部复杂流动具有重要作用,但多数研究集中在常规流体,如水和气体,很少涉及流体物性对其在球阀内部流动结构的影响。

石油的管道运输同样会流经阀门,阀门启闭过程会对流动结构产生影响.为了进一步研究石油单相流和油水两相流在阀门中的流动状况,本文对一些高瓢度流体(如矿物油、白油等)在球阀内的流动结构进行研究,探究不同流体在其通过阀门后的复杂流动结构(涡旋与射流)的变化,掌握其流动规律,为高瓢度石油输送管道系统的操控参数优化及油水环状流在复杂流动结构下的稳定性提供参考。

1 流动控制方程

流体在球阀内部流动遵守质量守恒、动量守恒定律,同时湍流采用标准的K-ε湍流模型,具体如下:

1)连续性方程为


公式中:▽为散度;ρ为流体密度;v为流体速度;t为时间.

2)动量守恒方程为



式中:GK为由于平均速度梯度引起的湍动能;Gb,为由于浮力影响引起的湍动能;YM为可压缩湍流脉动膨胀


2 计算模型

根据分析要求对球阀内部结构进行简化,利用LAD软件SolidWork、创建球阀的三维模型,其流道的直径为20 mm,入口管道和出口管道长度均为40 mm,见图1.根据球阀三维模型创建球阀内部流动区域的模型见图2,整个模型由入口管道、阀芯和出口管道组成。


图1 球阀简化模型


图2 流动区域模型

对流动区域模型进行网格划分,利用ICEMCFD将流动区域划分为非结构网格,由于球阀阀芯是湍流的起点,在阀门由关闭到开启的过程中一直保持较高的流速,紊流现象比较严重,需要对阀芯的网格进行加密处理,以提高阀芯处流场的模拟精度.定义全局网格参数为0. 8,生成图3的以四而体为主的非结构网格,经过多次试算表明,网格数量80万时所得结果与网格数量50万的结果相差不大,为了节省计算用时,本文采用网格数量为50万的模型进行后续分析。
球阀的开度工况为10%,20%,30%,400%,50%,60%,70%,80%,90%和100%.为了了解石油在管道输运中的流动结构,本文选择与石油的物性相似的两种油(矿物油、白油),同时选择水作为对比,故计算中选择了3种流体,各流体的物性参数见表1.每种流体均对10%~100%的10个开度进行计算仿真.设定的边界条件为:入口为速度入口,设定流体的入口速度为3 m/s;出口采用压力出口,其余均为壁而.由于雷诺数超过临界值,流动区域会产生湍流,因而对该区域采用标准k-ε湍流模型.采用CFD软件Fluent 16求解流动控制方程,求解方法为SIMPLE算法,各项的离散格式全部为二阶迎风格式,双精度求解。


图3 流动区域网格模型


表1 各种流体的流体性质

3 模拟结果分析

3.1 不同开度下计算区域射流与涡旋结构分析

如前所述,阀芯每转动10%为一个开度,每个开度下分析3种流体,共计算了30个案例文件.通过数值模拟,可以得到压力、速度、湍动能等物理量的分布.由于普通的流动结构参数(如边界层的形成与脱体、流体的剪应力分布等)己有研究,且本文为后续环状流受涡旋和射流作用下的稳定性问题,着重关注阀门开启过程的射流与涡旋结构信息,因而仅对典型开度下流动区域射流与涡旋结构变化情况进行分析。

射流与涡旋结构均为三维结构,为了分析与比较方便,本文采用平而Z=0作为分析平而.同时,在本节的定性分析中采用射流与涡旋强度作为评价指标,其中:射流强度用最高流速表示;涡旋强度用涡旋中心流线密度表示.图4为20度(阀门打开的百分比)白油的分析结果,从图4可以看出,流体在流动区域均形成了较为明显的射流与涡旋,涡旋发生在阀前、阀中、阀后,射流发生在阀内与阀后。


图4 流动区域的流动结构

为阀门开度为20%时3种不同流体流经计算区域的流线图.当阀门在20%开度时,由于开度比较小,流动区域的截而出现急剧变化,如图5中进入阀门处与阀门出口处.由于流动截而急剧收缩,流体速度快速上升而形成射流,射流主要集中在阀门入口与阀门出口位置,同时,在阀前、阀内与阀后形成复杂的涡旋流动。

矿物油的瓢度比较大,其在流动过程中的最高速度相对其他两种流体会略小一些,同时涡旋的而积也相对较小,涡旋数量较少,涡旋位置相对居中.而白油与水,由于瓢度较小,在特征平而形成明显的3个涡旋,而且瓢度越小,涡旋强度越大,射流强度越大。

阀门在50%开度时(图6),管道内部己经可以形成较多的连续流线,这表明阀门开度增大,流动截而增加,流体通过能力增强,而最大出口速度己经明显减小。

对于矿物油,出口管道的流线比较整齐,速度波动变小,涡旋不太明显,强度减弱,并且涡旋位置进一步向上移动。

对于水,由于瓢度最小,当截而变化减少时,其最高流速衰减较小,高于矿物油很多,仍旧可以形成明显的涡旋,涡旋而积相对较大,位置较20%开度时变化不大。

中阀传媒编辑部:0577-86857700

中阀传媒投稿箱:prcvalve@163.com

免责声明

本网站所收集的部分公开资料来源于互联网,转载的目的在于传递更多信息及用于网络分享,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,也不构成任何其他建议。本站部分作品是由网友自主投稿和发布、编辑整理上传,对此类作品本站仅提供交流平台,不为其版权负责。如果您发现网站上有侵犯您的知识产权的作品,请与我们取得联系,我们会及时修改或删除。

阀企之窗

独家播报!北泽阀门形象片开机,全新品牌形象惊艳登场!

发布时间:2023年9月23日

兰理工温州泵阀院赴浙江方顿仪表阀门有限公司进行实地考察

近日,兰理工温州泵阀院“科技轻骑队”由泵阀院院长曹驰带队,赴浙江方顿仪表阀门有限公司进行实地考察,了解院企产学研合作项目的进展,以及研究生在企业开展实践的情况,并提供...

发布时间:2023年9月7日

良固股份集团特种泵阀项目签约温州市2023年新能源产业重大项目

近日,在温州市2023年新能源产业重大项目签约活动上,良固股份集团与温州湾新区管理委员会成功签约“良固股份特种泵阀项目”战略合作框架协议。该项目旨在推动数字化未来工厂的...

发布时间:2023年9月5日

向“新”突破!永联阀门加大氟材料调节阀领域研发工作

近日,北京海淀区中关村新型电池技术创新联盟秘书长于清教一行专程赴浙江温州实地调研、考察浙江永联阀门集团有限公司,并与董事长沈永增等相关领导交流座谈。据沈永增介绍,永...

发布时间:2023年9月4日

俄罗斯叶尼塞部乐穆商行赴联科阀门有限公司参观考察

近日,俄罗斯叶尼塞部乐穆商行到访联科阀门有限公司进行实地考察,公司总经理陈光辉、国际贸易部吴约华、汤申兵等相关负责人对俄罗斯客户的到访表示诚挚的欢迎。在相关负责人的...

发布时间:2023年8月18日

旋东阀门荣获2022年度永嘉县规上工业企业亩均效益评价A类企业

不以规模定标准,而以“亩均论英雄”。近日,根据《深化“亩均论英雄”改革2023年工作要点》文件精神,永嘉县深化“亩均论英雄”改革工作领导小组办公室发函相关部门,对相关数据进行了...

发布时间:2023年8月11日

有氟密公司董事长当选温州市化学与材料学会氟材料应用技术分会首届会长

近日,温州市化学与材料学会氟材料应用技术分会成立会暨“揭榜挂帅”项目推进会。大会宣读了《温州市化学与材料学会氟材料应用技术分会》成立批复文件和《温州市化学与材料学会氟...

发布时间:2023年8月9日

瓯明阀门集团低扭矩球阀和无滞留釜底阀通过科学技术成果鉴定

近日,瓯明阀门集团又收到了新产品的鉴定证书,低扭矩球阀和无滞留釜底阀。“无滞留釜底阀”研究的是其支撑圈固定于阀体并支撑球体,支撑圈凹陷有排污槽,当球体切断流道时,排污槽...

发布时间:2023年7月20日

信泰阀门集团参加《供水用不锈钢通用阀门技术条件》标准审查会

近日,由中国建筑金属结构协会给排水设备分会组织的CECS标准《供水用不锈钢通用阀门技术条件》审查会在宁波顺利召开,信泰阀门集团有限公司参加了此项会议。参加此次会议的还有...

发布时间:2023年7月6日

闸门支架式驱分—【阀门小知识】NO.01098期

闸门支架式驱分:明杆支架式,暗杆支架式,暗螺栓连接阀盖结构(OS&Y,BB型),升降阀杆,不升降手轮,是国际通用的标准闸阀结构。 闸门的应用驱分:闸阀的启闭件是闸板,闸...

发布时间:2023年6月27日

2023年5月27日-29日,精工参展温州国际泵阀管道展览会

5月27日,温州国际泵阀管道展览会塈第五届中国阀门城·龙湾国际阀门展览会在温州奥体中心拉开帷幕。本届展览会从5月27日至29日为期三天,精工集团展位号B355-360。阀门是温...

发布时间:2023年6月3日

浙江省政府副省长胡伟一行莅临华海密封件有限公司督查企业生产安全工作

近日,浙江省政府副省长胡伟一行莅临永兴街道南园小微园督查企业生产安全工作,常务副市长杨胜杰、常务副区长李丹和街道党工委书记林丐孟陪同。胡伟一行来到温州市华海密封件有...

发布时间:2023年5月9日

温州高新区管委会副主任董智超一行赴中信阀门走访调研

近日,温州高新区(经开区)管委会副主任董智超及温州湾新区经济发展局副局长胡寿信一行赴中信阀门走访调研。中信阀门董事长杨选标热情接待,陪同参观了生产车间和检测车间,并就...

发布时间:2023年4月19日

博众智 玥为华 | 博玥自控阀门入驻中阀企风采平台

近日,博玥自控阀门有限公司与中阀传媒牵手,正式入驻中阀企风采平台。平台建立了博玥自控阀门的专属网站,通过企业视频、硬件设备、产品系列、形象样本、资质证书、新闻动态等视角...

发布时间:2023年4月12日

智造高性能阀门为己任 | 华英阀业形象片

江苏华英阀业有限公司总部位于无锡市扬名高新技术产业园,是一家集研发、生产和销售为一体的现代化经营生产型阀门企业

发布时间:2023年4月11日

专注衬氟阀门解决方案 | 氟佳阀门入驻网站视频

氟佳阀门集团有限公司座落于温州经济技术开发区龙湾区,是一家集设计、研发、生产与销售于一体的、防腐蚀衬里衬氟产品专业厂家

发布时间:2023年4月11日

浩然臻品 工匠传承 | 浩工阀门入驻网站视频

浩工阀门有限公司是一家集阀门设计、生产、销售、服务于一体的阀门综合服务企业。主要产品涵盖闸阀,截止阀,止回阀,球阀,API阀门等.....$Videostr$一路走来,浩工阀门坚定信念。以...

发布时间:2023年4月11日

“陶瓷、锂电池专用阀”——双强阀门入驻中阀企平台

浙江双强阀门有限公司是一家集科研、设计、制造、销售、服务于一体的高新技术企业,主要研发生产耐磨陶瓷阀门、耐磨铸石阀门、搪瓷阀门、陶瓷耐磨弯头、管子等专业厂家。首页双强阀门...

发布时间:2023年4月1日

“祥瑞氟生,松高百年”——祥松阀门入驻中阀企平台

2023年2月,祥松阀门集团有限公司与中阀传媒牵手,正式入驻中阀企风采平台。平台建立了祥松阀门的专属网站,通过企业视频、硬件设备、产品系列、形象样本、资质证书、新闻动态等视角...

发布时间:2023年2月24日

耐氟隆集团荣获“专精特新”荣誉称号

2005-2023年,十八春秋十八梦,众志酿就女儿红,"专精特新"获认可,破茧化蝶终成功。十八年来,耐氟隆这坛女儿红在全司差不多一代人的精心酿造下终于香满全国、溢出海外!2023年,风...

发布时间:2023年2月23日

良正阀门有限公司DN600全焊接管线球阀的结构特点

良正阀门有限公司全焊接管线球阀是该公司的主导产品之一,阀体为桶状结构以及球形体结构,连接体与阀体采用锻钢件焊接而成,产品质量可靠

发布时间:2022年12月19日

华尔士自控仪表阀门荣获SIL3功能安全认证

随着工业事故及其对社会的影响被人们广泛认知,越来越多的企业意识到安全的重要性。SIL认证的过程就是帮助企业把最好的工程实践经验和安全技术(IEC61508和IEC61511)充分利用,...

发布时间:2022年12月5日

“以国代进”彬泰尔集团有限公司产品助力两大垃圾焚烧发电项目并网发电

在以下两个项目之中,由彬泰尔集团有限公司自主设计、生产并制造的蒸汽流量调节阀、电动切断阀、以及电动高压差三通调节阀等产品成功助力项目实现并网发电。此次并网也成功的完...

发布时间:2022年11月19日

“旭日东升 大国工匠”——东工阀门集团企业官网正式上线!

近日,东工阀门集团有限公司网站(http://www.dgfmg.com/)正式上线。期间中阀企划部、设计部、网络部等多部门紧密配合,最终呈现效果不负期望。网站通过企业简介、产品中心、新闻资...

发布时间:2022年10月15日

高温高压耐磨固定式球阀——上海电站阀门厂

高温高压耐磨固定式球阀是上海电站阀门厂有限公司自主研发生产的高性能产品之一

发布时间:2022年9月30日

与世界 共昌一 | 昌一阀门形象展示 邀君共赏

浙江昌一阀门有限公司是一家集研发、生产和销售于一体的现代化阀门企业,致力于为全球不锈钢阀门市场提供整体解决方案。专业生产各类精密铸造的片式球阀、法兰球阀等百余种不锈...

发布时间:2022年9月12日

“严苛工况 硬密封球阀制造商”——金汇力阀门入驻中阀企数据平台

2022年8月,金汇力阀门有限公司与中阀传媒牵手,正式入驻中阀企风采平台。

发布时间:2022年8月1日

“为改变全球工业生态环境而奋斗”——利尔多阀门入驻中阀企风采平台

2022年7月,浙江利尔多阀门有限公司与中阀传媒牵手,正式入驻中阀企风采平台。平台建立了浙江利尔多阀门的专属网站,通过企业视频、硬件设备、产品系列、形象样本、资质证书、新闻动...

发布时间:2022年7月22日

新旭:固本求新,稳定提升“续航力”

31年岁月沉淀,浙江新旭阀业有限公司从家庭式小作坊发展成为了一家集设计、开发、生产于一体的高新技术阀门企业,与其品牌口号相印证“创新无限,旭日东升”。

发布时间:2022年5月12日

球阀行业领跑者,奥工阀门专注技术研发

“锲而不舍,金石可镂”。奥工阀门有限公司,专注研发生产各类球阀18年,不断践行成为球阀行业领跑者的伟大愿景——国家高新技术企业,2015年、2016年先后被评为省科技型中小企业、温...

发布时间:2022年4月27日

赢信任 引风潮!万鑫阀门科技公司企业宣传片

万鑫阀门科技公司形象片企业延伸万众一心,铸造传奇!青田万鑫阀门成立于2004年,潜力无限的万鑫,用短短十几年时间,成为业内知名的砂型铸造企业。秉承“管理是企业的核心、质量是...

发布时间:2021年9月28日

阀门

阀企

视频

    推荐新闻