超高温气体调节阀热流固耦合数值分析

作者：杜大喜; 胡庆斌; 王军

来源：流体机械, 2021, 49(11): 62-68.

• 超高温
• 调节阀
• 热流固耦合
• 数值分析

针对传统超高温气体调节阀可调比范围小,特别是在小开度情况下密封面磨损较为严重,无法满足长寿命生产需求的问题,设计了一种夹套式水冷结构凸轮挠曲调节阀。采用ANSYS对该阀门的流场、温度场及应力场进行了热流固耦合计算,给出了阀腔内高温空气速度/温度分布、阀体温度分布、阀体应力分布等计算结果,同时评估了高温空气介质温度突变对阀体的冷热冲击影响,以及冷却水量对阀体温度分布的影响。仿真结果表明流道内最高流速可达550 m/s以上,且最高温度和最大应力区域主要位于阀座处;阀门两端给定-25,0,25 kN时,流道内应力变化不超过1 MPa;而通入450～1 320 K高温空气时,局部区域最大应力达140～180 MPa。通过优化冷却结构和冷却水用量,阀座最高温度不超过800 K,阀体外壁温度不超过314K,基本满足设计需求。