通海阀内流道优化降低流噪声

    阀门作为生产生活中必不可少的一种用品，其设计、制造技术水平不断提高． 用户对阀门已经不仅仅要求其能完成对传输物料的通断，同时对其工作过程中的振动、噪声、流畅性等要求也越来越高． 众所周知，在阀门流道中普遍存在着湍流、分离、气穴、水击等复杂的流动现象，由上述现象产生的振动和噪声也就成为了研究人员重点关注和要解决的问题． 阀门噪声主要包括: 机械性噪声、气蚀噪声、涡流噪声、湍流脉动噪声、水锤噪声，其中最主要的噪声是涡流噪声和气蚀噪声［1-4］．

    气蚀噪声，是由流体速度与压力之间的能量转换引发的，当阀口收缩面处的压力接近液体饱和蒸汽压时就会产生气泡，气泡随着流体向前流动，而当流体流速降低、压力增大时，气泡就会破碎从而引起压力脉动，产生噪声． 与此同时，当气蚀性气泡经过压力恢复区时，因不能抵抗周围压力而产生内爆破，对阀门以及机体形成碰撞，撞击不但破坏了金属表面的钝化膜覆盖层，还会伴随着气泡的破裂以非常高的速度喷射出极其微小的液体射流，对阀门形成损害． 气蚀噪声是最常见也是最容易发生的［5］。

    涡流噪声，由于阀门的作用，一部分流体受阻，流体质点不能突然改变运动方向，即流向不能平稳、圆滑地过渡，在阀门附近流体出现逆流运动的趋势，结果使这部分流体不停地、剧烈地在阀门附近作漩涡运动，漩涡区的流体质点不断被主流抓获带走，而主流区又不断将流体给予补充，这一过程势必引起流噪声———涡流噪声，而涡声是阀门噪声的主要来源［6］．

    针对上述问题，结合相关理论研究，建立了数学模型; 借助于计算流体力学通用软件 Fluent，进行了相关阀门的流场分析计算．

    1 阀门模型的建立

    1． 1 几何模型

    图 1 是通海阀的结构图，常规的通海阀大都以插压式进行密封的( 即从下到上提升进行密封) ，而该阀在设计上突破了以往的结构，把阀盘安装在流道上端，阀盘从上向下进行密封，而且利用双密封面进行密封，这样就为该阀提供了一个无异常突出障碍的流道．

    图 2 是通海阀的内流道结构，本文采用全阀模型作流场计算，完全按阀门图纸生成数值计算域，利用 Solidworks 软件进行几何建模，画出通海阀的内部流场，但为了更好地模拟实际的阀门管道流动，对流道模型进行了修正． 由于阀体后管道受流体影响比阀体前管道大，因此阀后管道应取得较长些，即阀前加长 250 mm，阀后加长 300 mm．