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摘要
目的:活塞式阀芯底面受到的不平衡力矩,不仅会让阀芯有倾覆的趋势,甚至会造成阀杆和阀芯变形卡滞,最终导致阀门内漏。本文提出了活塞式截止阀的简化模型,基于计算流体力学方法,探究了入口流道弯曲半径、异形管直径和阀芯高度等特征结构参数对阀芯底面不平衡力矩的影响机制,为活塞式阀门结构的进一步优化提供了依据。创新点:1.建立了活塞式截止阀的简化模型,研究简化模型特征结构参数对活塞式阀芯底面不平衡力矩的影响;2.对简化活塞式截止阀在不同入口流道弯曲半径、异形管直径和阀芯高度下进行流动及阀芯受力分析。方法:1.建立具有不同入口流道弯曲半径的简化活塞式截止阀的数值计算模型,并比较分析入口流道弯曲半径对阀内速度以及阀芯受力情况的影响(图7～9);2.建立具有不同异形管直径的简化活塞式截止阀的数值计算模型,并比较分析异形管直径对阀内压力以及阀芯受力情况的影响(图10～12);3.建立具有不同阀芯高度的简化活塞式截止阀的数值计算模型,并比较分析阀芯高度对阀芯受力情况的影响(图13),总结得出阀芯受到的合力矩与阀门流量之间的关系(图14)。结论:1.随着入口流道弯曲半径的增大,阀芯底面受到的不平衡力矩逐渐减小;在实际应用中,可以通过适当增大阀门入口流道弯曲半径来减小不平衡力矩。2.随着异形管直径的增大,阀芯底部的不平衡力矩略有增大;在阀门的设计中,可以忽略异型管直径对不平衡力矩的影响。3.阀芯高度增大,出口流量随之增大,加剧了阀芯底面力矩分布不平衡的现象。
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单位浙江大学; 流体动力与机电系统国家重点实验室
