仿生引流式煤液化调节阀阀座空化抑制行为研究

作者：刘秀梅; 刘威威^*; 贺杰; 李贝贝; 张雨佳

来源：西安交通大学学报, 2022, 56(09): 28-36.

• Bio-TRIZ
• 仿生引流
• 煤液化调节阀
• 空化抑制

为了抑制煤液化调节阀中空化的产生与发展，本文基于Bio-TRIZ仿生学理论，以墨鱼喷嘴结构作为生物原型，设计一种仿生引流式结构的煤液化调节阀，通过数值模拟方法研究并比较仿生阀和原始阀内部流场中压力和汽相体积分数的分布。引入特征量空化抑制效率η,定量地评价该仿生引流式阀座结构抑制空化的效果。同时，搭建了调节阀可视化实验系统，采用高速相机对不同阀座的空化形态进行捕捉，分析了仿生引流式阀座对空化长度的影响。结果表明：作为关键部位的阀芯头部易受空化损伤，优化后的仿生引流阀座结构能有效抑制空化的产生与发展，汽相有效体积和空化长度均减小；此外，小开度工况下仿生引流阀座结构抑制了空化发生剧烈程度，在大开度工况下仿生引流阀座结构加速了空化的发展与溃灭；随着调节阀开度的增加，该仿生结构的空化抑制效率提高，在70%开度下空化抑制效率达到了32.81%。

• 单位
  中国矿业大学; 中国矿业大学（北京）; 机电工程学院; 徐州工程学院