大型高压蒸汽阀流量特性的数值模拟.pdf

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1、56FLUIDMACHINERYVo1．43，No．2，2015文章编号：1005—0329(2015)02—0056—04大型高压蒸汽阀流量特性的数值模拟林金国，曾小林，童小川，寿旭日，李家乐(中船重工第七。四研究所，上海200031)摘要：为提高动态工况下某蒸汽阀流量的控制精度，实现开度一流量的精确控制设计，采用CFD方法对其内部流场进行了数值模拟研究，以获取流量系数一开度的关系式。首先利用水介质的计算结果与前期试验结果进行比较，对有限元模型进行了验证。此后，采用蒸汽对不同开度及压差下蒸汽阀内部的流场进行了模拟计算，借鉴节流装置可压

2、缩流体的流量方程式，获得了蒸汽阀流量特性曲线及关系式，并将其结果与理想气体得到的流量系数结果进行了对比分析，结果表明利用理想气体代替蒸汽进行流量特性研究具有一定的合理性。关键词：蒸汽阀；数值模拟；流量特性中图分类号：TH138；TK124文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2015．02．012NumericalStudyonFlowCharacterofHighPressureSteamValveLINJin-guo，ZENGXiao-lin，TONGXiao—chuan，SHOUXu—ri，LIJ

3、ia·le(ShanghaiMarineEquipmentResearchInstitute，Shanghai200031，China)Abstract：InordertoimprovetheaccuracyofthedynamicInordertoimprovetheflowcontrolaccuracyofasteamcontrolvalveunderthedynamicconditions，toachievethedegreeoftheopening—flowcontroldesign，usingCFDmethodstosimul

4、atetheflowfield，andthenobtaintherelationofflowcoeficient—theopening．Firstly，theresultsoftheaqueousmediumandthepreviousex—perimentalresultswerecomparedtovalidatethefiniteelementmode1．Then，theflowfieldunderdifferentdegreeofopeningandpressureofthesteamvalvewassimulatedbyusi

5、ngsteam，andthesteamvalveflowcharacterandrelationshipwasobtainedbyconsultingflowequationofthethrottlingdevicecompressiblefluid，andtheflowcoeficientwerecomparedtotheresultobtainedbyidealgas，theresultsshowedthattheuseoftheidealgasinsteadofsteamtostudyflowcharacterhasacertai

6、nrationality．Keywords：streamvalve；numericalsimulation；flowcharacter1引言蒸汽阀流量特性的影响。而水蒸气物性在CFD软件中较难准确的模拟，工作压力不高时，部分学蒸汽阀作为蒸汽输送系统的控制部件，广泛者则采用空气或理想气体进行模拟计算J。考应用于化工、能源、机械、船舶等各个领域。本文虑到空气及理想气体与蒸汽在物性上存在差异，拟研究的蒸汽阀是某热力系统中的重要部件，通近年来也有学者采用蒸汽做介质对全开度下阀门过调节该阀门的开度来控制整个热力系统的蒸汽特性做相应研究¨“。流量，

7、其流量特性对该热力系统的总体性能有决本文拟研究的蒸汽阀在瞬态大流量动态工况定性作用。下使用，人口压力约6MPa，出口压力随负载波动，目前研究蒸汽阀流量特性所采用的介质主要拟研究全行程开度范围内的流量特性，获取流量为水、空气以及蒸汽。对于低流速下运行的蒸汽系数一开度的关系式。由于蒸汽阀的流量高、进阀，由于其内部工质压缩性不强，研究时可用水来出口压差大、可压缩效应强，若进行试验研究，则代替¨。，而在高温高压环境下工作时，由于介质所需要的气体流量对试验条件提出了非常苛刻的密度变化较大、压缩效应明显，必须考虑压缩性对要求，因此基于CFD方法对该

8、蒸汽阀进行三维数收稿日期：2014—12—16修稿日期：2014—12—312015年第43卷第2期流体机械59构以及压力工作范围下，且对于流量控制精度要求不高的情况下，可利用理想气体代替蒸汽进行一g．U一