鸿钛裁断机液压调控阀的数据模拟

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基本方程和计算过程1 1模型的建立如所示为使用三维建模软件Pro/E建立的控制阀三维实体模型，其结构形式为非密封型角式中线蝶阀，通径为78mm.在建模过程中忽略了一些对流场影响甚微的结构因素，如蝶板的轴孔等，并且为了使液流经过蝶板到达出口的过程中能够得到充分发展，对阀体的出口长度进行了适当的拉伸。

　　1 2基本方程液力内部是复杂的湍流流场，在其工作过程中，工作介质由其出口流入控制阀的入口，由于液流本身就具有一定的湍流强度，并且流速较高，加上蝶板绕流的影响，在蝶板开度一定的情况下，阀体内是粘性不可压三维定常湍流流动。

　　不论多么复杂的流场，其中的流体流动都是受基本的物理守恒定律所支配的，如：质量守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律，如果流动中包含有不同成分的混合或相互作用，系统还要遵守组分守恒定律。本文的研究对象为单相介质，并且忽略液压油与阀体之间的热交换对流动的影响，所以，其基本的控制方程即为质量守恒方程和动量守恒方程。

　　在计算流体动力学中，质量守恒方程常称作连续性方程，它所描述的物理意义为：单位时间内流体微元控制体中质量的增加，等于同一时间间隔内流入该微元体的净质量。其微分方程如下：t +（ u）x +（ v）y +（ w ）z = 0（ 1）

　　1 4迭代计算计算区域的离散化，即在划分网格的基础上将偏微分格式的控制方程转化为各个节点上的代数方程组，是数值模拟计算的关键步骤，本文采用具有较高计算效率的有限体积法，使用稳定性好、计算精度较高的二阶迎风格式对湍动能和湍流耗散率进行离散化，并采用SIMPLE算法求解压力-速度耦合方程。

　　在迭代计算过程中，欠松弛因子的选择对解的收敛性有着重要影响，一般来说，较大的欠松弛因子能够获得较快的收敛速度，但是迭代过程不稳定，容易产生振荡，甚至发散；相反，较小的欠松弛因子容易获得一致收敛的结果，但是收敛速度较慢。较好的处理方法是最初采用较小的欠松弛因子，然后逐渐增大，这样既可以保证稳定性，又可以获得较快的收敛速度。

　　　　在一定阀门开度下，阀体内部流场的纵剖面压力等值线如所示。总的趋势来看，由于粘性介质存在的各种流动阻力的影响，从入口到出口压力不断减小，而在蝶板间隙处压力梯度明显增大，压力锐减，这是由于蝶板间隙处的局部损失要远远大于弯头处的局部损失及沿程阻力损失，并且随着值的增大，蝶板间隙对压差的决定作用越为明显。

　　可以看到，在远离蝶板的入口和出口区域，流速变化很小，在蝶板间隙处速度急剧增大。由于湍流的影响，纵剖面内的速度矢量并不是完全沿着主流方向的，在弯头处出现了垂直于主流方向的二次流，并且在蝶板背面存在明显的低压涡，随着？值的增大，涡的范围逐渐向出口处延伸。

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