球閥主要用來接通、切斷管路中流體的流動，是管路系統(tǒng)中的重要控制元件之一，其啟閉過程對其內(nèi)部流動狀態(tài)產(chǎn)生影響，因此分析閥門啟閉過程中內(nèi)部及上下游的流動特性是閥門領域的重點研究內(nèi)容,利用流體軟件Fluent對球閥內(nèi)部的分離流動進行了分析，對閥門瞬態(tài)行為進行了數(shù)值模擬，對球閥開啟過程的暖態(tài)流陽特性進行了數(shù)值模擬與實驗研究，對球閥內(nèi)壁二維流場進行數(shù)值模擬仿真，探究了球閥開啟過程中內(nèi)部流場的變化，對強制密封的球閥內(nèi)部流動進行分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化,這些研究對理解鐵王閥門的球閥內(nèi)部復雜流動具有重要作用，但多數(shù)研究集中在常規(guī)流體，如水和氣體，很少涉及流體物性對其在球閥內(nèi)部流動結(jié)構(gòu)的影響。石油的管道運輸同樣會流經(jīng)閥門，閥門啟閉過程會對流動結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響.為了進一步研究石油單相流和油水兩相流在閥
門中的流動狀況，本文對一些高副度流體(如礦物油、白油等)在球閥內(nèi)的流動結(jié)構(gòu)進行研究，探究不同流體在其通討
閥門后的復雜流動結(jié)構(gòu)(渦旋與射流)的變化，掌握其流動規(guī)律，為高別度石油輸送管道系統(tǒng)的提控參數(shù)優(yōu)化及油水環(huán)
狀流在復雜流動結(jié)構(gòu)下的穩(wěn)定性提供參考
1 流動控制方程
流體在球閥內(nèi)部流動遵守質(zhì)量守恒、動量守恒定律，同時湍流采用標準的K-s湍流模型。
2 計算模型
根據(jù)分析要求對球閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行簡化，利用LAD軟件SolidWork、創(chuàng)建球閥的=維模型，其流道的直徑為20 mm
入口管道和出口管道長度均為40 mm，整個模型由入口管道、閥芯和出口管道組成。
對流動區(qū)域模型進行網(wǎng)格劃分，利用ICEMCFD將流動區(qū)域劃分為非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，由于球閥閥芯是湍流的起點，在閥門
由關閉到開啟的過程中一直保持較高的流速，紊流現(xiàn)象比較嚴重，需要對閥芯的網(wǎng)格進行加密處理，以提高閥芯處流
場的模擬精度,定義全局網(wǎng)格參數(shù)為0.8，生成圖3的以四而體為主的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，經(jīng)過多次試算表明，網(wǎng)格數(shù)量80萬
時所得結(jié)果與網(wǎng)格數(shù)量50萬的結(jié)果相差不大，為了節(jié)省計算用時，本文采用網(wǎng)格數(shù)量為50萬的模型進行后續(xù)分析。
球閥的開度工況為10%，20%，30%，400%,50%，60%，70%，80%，90%和100%.為了了解石油在管道輸運中的
流動結(jié)構(gòu)，本文選擇與石油的物性相似的兩種油(礦物油、白油)，同時選擇水作為對比，故計算中選擇了3種流體，各
流體的物性參教見表1.每種流體均對10%~100%的10個開度進行計算仿真,設定的邊界條件為:入口為速度入口，設定
流體的入口速度為3 m/s;出口采用壓力出口，其余均為壁而.由于雷諾數(shù)超過臨界值，流動區(qū)域會產(chǎn)生湍流，因而對該
又域采用標準K-s湍流模型,采用CFD軟件Fluent 16求解流動控制方程，求解方法為SIMPLE算法，各項的離散格式全
部為二階迎風格式，雙精度求解。
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