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冷卻系統用三通調節閥內部湍流動能和耗散率分析
發布于：2019/8/5 9:37:46 點擊量：238
0 引言
三通調節閥又稱三通控制閥，可實現對工藝管路流體介質的調節控制，本文所研究的三通調節閥是某冷卻系統中的重要組成部分，根據控制系統發出的指令改變三通調節閥的開度，從而實現三通閥出口流量的調整。
數值模擬已成為對閥門內部湍流流動研究的一種重要方法，可得到傳統試驗方法尚不能完全獲得的流動特征，如湍流動能、湍流耗散率等。很多學者對湍流動能和湍流耗散率做過研究。但目前均沒有對三通調節閥內的分布情況做過探討，也未研究閥芯結構改變對其的影響規律，不能清楚直觀的反映出三通閥內部的湍流流動特性。基于此，對三通調節閥內部湍流動能和湍流耗散率的分布做深人研究，對其在后續結構的優化改進、工程實際中的應用和湍流的理論研究都具有一定的意義。
本文運用ANSYS CFX軟件，對三通調節閥進行三維仿真模擬計算，重點研究典型工況下，閥芯節流錐面的存在對三通調節閥內部湍流動能和湍流耗散率的影響規律，為同類閥的內部流動規律研究和結構優化設計提供一定的參考。
1 三通調節閥結構及原理
本文研究的三通調節閥為三通合流閥，如圖1所示，主要由閥體、閥芯、閥座、閥桿、支架等部件構成，工作時通過控制機構驅動閥桿上下運動，在行程內實現閥芯密封面與閥座密封面上下密封，通過調節閥芯的位置，控制進口1和進口2流量的大小，以實現出口處介質的溫度及流量等參數滿足系統設定的要求。
圖1三通調節閥結構
2 結論
（1）湍流動能和湍流耗散率隨開度變化的分布有十分相似的規律，即湍流動能大的區域湍流耗散率也大，反之亦然。
(2）三通調節閥大開度范圍內，隨開度增大，上閥座部位處湍流動能和湍流耗散率急劇增大;小開度范圍內;隨開度減小，下閥座部位處湍流動能和湍流耗散率急劇增大。
(3)節流錐面的存在可大幅度降低上閥座在大開度范圍、下閥座在小開度范圍內的湍流動能和湍流耗散率，二者降幅達30%以上。從效率方面考慮，顯著減少了三通調節閥內部湍流動能的損失和湍流耗散率的擴散，更加有利于流動的穩定性和節能性。
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