科创中国

行业领域

新材料技术,高技术服务业,新能源及节能技术

需求背景

调节阀内部流道结构复杂，采用非结构化的四面体单元对计算流道进行网格划分。同时通过优化调节阀的流量斜率偏差进行分析，优化后的调节阀模型，从流通能力、流量特性以及斜率偏差等方面均满足设计要求。根据流场分析，在阀门小开度下，阀门内部流体能量损失较大，整体流速相对较小。阀门全开时，流体能够从阀门出口顺利流出，阀内亦未产生对涡，因为全开时流通窗口较大，流体主要从正对流动方向的窗口流入，对主流的冲击小，使流体能够较为顺利地从阀门出口流出。

需解决的主要技术难题

1.如何使调节阀在流通能力、流量特性曲线以及斜率偏差等方面都能满足设计需求，达到节省研发时间及制造和试验成本的目的。

2.如何分析调节阀内流场流通能力、流量特性曲线以及流量斜率偏差，在此基础上对调节阀的几何结构进行优化。

3.如何通过优化斜率偏差，使优化后的调节阀模型，从流通能力、流量特性以及斜率偏差等方面均达到设计要求。

期望实现的主要技术目标

1.根据调节阀的三维几何模型，提取内部流场建立三维流道，采用CFD方法，施加合适的边界条件，对调节阀的流通能力和流量特性进行计算，分析其流量变化特点及内部压力、速度的分布，并对结构进行优化改进。

2.采用 Fluent流体分析软件进行模拟计算，设置阀门进出口边界条件，其他与调节阀接触的部分均设置为无滑移固壁边界条件。通过将调节阀内流体流动视为不可压缩流动处理，并采用两方程的湍流模型进行计算，满足了等百分比调节阀的流量变化特点。

主要技术指标：

1.调节阀具有等百分比特性的行程范围：20%-80%

2.调节阀进口压力为100kPa

3.调节阀出口压力为0

4.调节阀阀笼窗口数量：6个

需求解析

解析单位：“科创中国”煤炭清洁高效利用产业服务团（中国煤炭学会） 解析时间：2023-11-23

杨清清

中国煤炭学会

副处长

综合评价

调节阀是工业自动化过程中常用的一种控制元件，广泛应用于石油化工、电力、冶金、制药等领域。调节阀的设计计算是保证其正常工作和性能稳定的重要环节。调节阀通过改变介质流量截面积，达到调节介质压力、流量、温度等参数的目的。其基本原理是通过阀芯的升降或旋转，改变阀门开度来调节介质的流量。

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