1 概述
蝶閥以其結(jié)構(gòu)簡單和適合用于大中口徑管道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。伴隨著近代工藝加工技術(shù)和材料工業(yè)的發(fā)展，蝶閥的應(yīng)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)范圍，在一些工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)替代過去常用的閘閥、截止閥、旋塞閥和球閥。所以開發(fā)適用于高參數(shù)工況并能夠長周期運(yùn)行的蝶閥產(chǎn)品，已經(jīng)成為閥門制造業(yè)和使用部門共同關(guān)注的問題。設(shè)計(jì)大口徑蝶閥不僅需要解決使用材料的材質(zhì)問題而且需要精確了解閥門的水力特性，從而為閥門改進(jìn)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
近年來。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，發(fā)達(dá)國家已經(jīng)在閥門的研究與開發(fā)中運(yùn)用CFD軟件FLU2ENT技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的改進(jìn)。目前，我國對蝶閥的研究主要集中在產(chǎn)品的機(jī)械制造及結(jié)構(gòu)形式等方面，從水力的角度對大口徑蝶閥內(nèi)部流場研究投入較少，使得蝶閥設(shè)計(jì)和使用處于半試驗(yàn)狀態(tài)。為了更加精確的分析大口徑蝶閥的性能，運(yùn)用數(shù)值模擬的方法分析其內(nèi)部流場是十分必要的。本文運(yùn)用CFD軟件FLUENT技術(shù)，對某鋼鐵企業(yè)使用的DN1400大口徑蝶閥在不同工況下的流場進(jìn)行了數(shù)值模擬，以流體在蝶閥蝶板不同開度下的流動(dòng)分析結(jié)果為依據(jù)，通過改變蝶板結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)閥門的改進(jìn)設(shè)計(jì)，對大口徑蝶閥的優(yōu)化設(shè)計(jì)有一定的指導(dǎo)作用。
2 流程分析
2.1 控制方程
設(shè)蝶閥內(nèi)部流動(dòng)介質(zhì)為水，為簡化計(jì)算，選擇流動(dòng)模型為單相流體的不可壓縮三維粘性流動(dòng)，采用不可壓縮流動(dòng)的雷諾方程組與k-ε紊流模型構(gòu)成封閉的方程組來求解。
1）連續(xù)性方程