Оптимизация коэффициента сопротивления потока клапана контрольного клапана Цинганг и улучшение протоковой способности фиксированного шарового клапана на основе моделирования поля потока CFD

I. Введение
клапаны являются незаменимыми компонентами в системах транспортировки жидкости, и их основные функции - контроль над направлением потока, давлением и скоростью потока жидкостей. Тем не менее, клапаны будут генерировать определенное сопротивление потока во время рабочего процесса, что не только снижает скорость потока системы, но и увеличит потребление энергии. Следовательно, оптимизация коэффициента сопротивления потока клапанов и улучшение их пропускной способности имеют важное практическое значение. В качестве передового инструмента численного анализа технология моделирования потока CFD может точно имитировать ситуацию потока жидкостей внутри клапанов и обеспечивает сильную поддержку оптимальной конструкции клапанов.

II Оптимизация коэффициента сопротивления потока клапана чекового клапана Qinggang

(А) Структура и принцип работы чекового клапана Цинганг.
Клапан Qinggang Check клапан - это своего рода клапан, который автоматически открывается и закрывает, полагаясь на давление жидкости, и его основная функция - предотвращение обратного потока жидкости. Его структура включает в себя компоненты, такие как корпус клапана, диск клапана и сиденье клапана. Жидкости входят в клапан с входа. Когда давление жидкости больше, чем сила тяжести и пружины диска клапана, диск клапана подталкивается, и жидкость проходит. Когда давление жидкости уменьшается или течет в обратном направлении, диск клапана автоматически закрывается, чтобы предотвратить обратный поток жидкости.

(Б) Схема моделирования и оптимизации CFD

• Анализ моделирования поля потока: установите трехмерную модель контрольного клапана QINGGANG через программное обеспечение CFD, установите скорость на входе, давление и граничные условия жидкости и моделируйте ситуацию потока жидкости внутри клапана. Результаты анализа показывают, что в зоне герметизации между клапаном и сиденьем клапана есть очевидные вихри и зоны потери высокого давления.

• Меры оптимизации:

• Оптимизация формы диска клапана. Измените форму диска клапана от традиционной круглой формы на обтекаемую форму, чтобы уменьшить разделение жидкости на поверхности диска клапана и образования вихрей.

• Улучшение структуры сиденья клапана: добавьте диверсионные канавки на внутренней стороне сиденья клапана, чтобы направлять жидкость для плавного прохождения и уменьшить потерю столкновения между жидкостью и сиденьем клапана.

• Регулировка жесткости пружины: соответственно снизить жесткость пружины, чтобы диск клапана можно было открыть под более низким давлением жидкости и уменьшить начальную потерю давления жидкости.

• Оценка эффекта оптимизации: с помощью моделирования CFD сравните ситуации поля потока до и после оптимизации. Коэффициент сопротивления потока оптимизированного контрольного клапана Qinggang снижается на 20%, поток жидкости является более плавным, а потеря давления значительно снижается.

Iii. Схема улучшения для протокола фиксированного шарикового клапана

(A) Структура и принцип работы клапана шарикового клапана Trunnion.
Шаровые клапаны Trunnion - это своего рода клапан, который осознает открытие и закрытие, поворачивая шарик вокруг оси стебля клапана. Его структура включает в себя компоненты, такие как корпус клапана, шар, сиденье клапана и стебель клапана. Когда шарик вращается на 90 градусов, канал шарика перпендикулярно каналу корпуса клапана, а клапан закрыт. Когда шарик вращается до тех пор, пока его канал не будет параллелен каналу корпуса клапана, клапан открывается.

(Б) Схема моделирования и улучшения CFD

• Анализ моделирования поля потока: установить модель CFD шариковых клапанов Trunnion и имитировать ситуацию потока жидкости в канале шара. Результаты анализа показывают, что в области контакта между мячом и сиденьем клапана существуют относительно большие потери давления и вихревые явления между мячом и сиденьем клапана, а также в краю.

• Меры по улучшению:

• Поверхностная обработка шарика: отполируйте поверхность шарика, чтобы уменьшить шероховатость поверхности и уменьшить потерю трения между жидкостью и поверхностью мяча.

• Улучшение конструкции герметизации сиденья клапана: принять структуру сиденья эластичного клапана, чтобы сиденье клапана могло лучше соответствовать поверхности шарика, уменьшая потери утечки и вихря жидкости в области герметизации.

• Оптимизация размера канала: соответствующим образом увеличить диаметр шарикового канала, чтобы улучшить проходящую способность жидкости и в то же время оптимизировать форму канала, чтобы сделать его более оптимизированным и уменьшить сопротивление жидкости.

• Оценка эффекта улучшения: с помощью моделирования CFD сравните возможности потока до и после оптимизации. Пропускная способность оптимизированных шарновых клапанов с витринами увеличивается на 30%, скорость потока жидкости значительно увеличивается, а потеря давления уменьшается.

IV Сравнительный анализ оптимизации контрольного клапана Цинганг и фиксированного шарового клапана

Из приведенной выше таблицы можно увидеть, что после оптимизации, основанной на моделировании поля потока CFD, коэффициенты сопротивления потока коэффициента контрольного клапана Qinggang и шариковых клапанов опускаются оба, и их способности потока улучшаются. Среди них эффект оптимизации шарновых клапанов транниона является более значительным: коэффициент сопротивления потока уменьшается на 25%, а пропускная способность увеличилась на 30%. Это происходит главным образом потому, что структура шариковых клапанов Trunnion относительно проста, меры оптимизации легче реализовать, а ее влияние на поток жидкости является более прямым.

V. Заключение
Благодаря использованию технологии моделирования потока CFD. Для оптимизации конструкции контрольного клапана Qinggang и шариковых клапанов Trunnion коэффициент сопротивления потока может быть значительно уменьшен, и способность потока может быть улучшена. Оптимизированные контрольные клапаны и шаровые клапаны Qinggang могут работать более эффективно в системе транспортировки жидкости, снижать потребление энергии и улучшать общую производительность системы. В будущем, с непрерывной разработкой и применением технологии CFD, оптимальный дизайн клапанов будет более утонченным и интеллектуальным, обеспечивая более сильную поддержку для эффективной работы систем транспортировки промышленных жидкостей.