基于现有三偏心蝶阀多层次密封圈的不足以及全金属密封圈密封性能差、研究少的现状,运用有限元分析软件,模拟分析了不同状态下密封圈的密封压力分布情况,得到了三偏心蝶阀密封性能与密封压力影响因素的关系,并给出了相关设计建议。分析结果表明,三偏心蝶阀密封压力分布不均匀,阀轴附近存在低密封压力过渡区。合理设计密封圈,可改善密封压力分布情况和增大过渡区密封压力值,提高三偏心蝶阀密封性能。

针对某石化公司DN50-ANSI600偏心旋转阀在恶劣工况下的冲蚀问题,采用Fluent软件对其流开和流闭两类模型的流量特性以及实际工况流场特性进行了仿真分析,研究了介质流向对阀门冲蚀的影响。结果表明:两种流向的流量特性曲线趋势相同,但流闭更有利于流体流动;两种流向的有效流量调节开度均在0~70°;开度越小,流体流动越紊乱;流闭模型腔内旋涡远少于流开模型,流动稳定性更好,更有利于防止阀门的冲蚀破坏。在某些工况,若流开的阀门冲蚀、振动和噪声严重,可以考虑采用流闭流向。

针对某冶钢厂的流量控制需求,设计了一种特殊的控制阀调节特性曲线及阀内件流量控制结构,并利用有限元仿真技术模拟分析了不同开度下的流场,得到了控制阀相应开度的阀门流量系数值及调节特性曲线。通过4个开度实况下的体积流量与设计流量对比分析,验证了设计的准确性。结果表明,标准的等百分比和线性调节特性均不能满足用户的调节要求,而特殊设计的调节特性及阀内件结构可满足用户实际的控制需求,达到了设计目标,为具有高调节性的控制阀设计提供了参考。

针对国内球阀适用工况少的现状,提出矩形窗口球阀,并采用有限元仿真分析方法,获得口径为DN50、窗口宽度为25 mm的矩形窗口球阀阀内流体的速度分布、流线分布及压力分布,分析其流场控制性能。此外,还分析了不同窗口宽度的矩形窗口球阀的流通面积变化规律和流量控制性能。分析结果表明:矩形窗口球阀在开启过程中形成的“S”形流道,实现了两级降压,扩大了压力控制范围;在流量控制方面,其控制性能与流通面积的变化规律呈现相关性与差异性,多数宽度

针对国内气动三偏心蝶阀易产生严重的＂水锤＂现象,设计了一种新型偏心蝶阀结构,并对三偏心蝶阀和新偏心蝶阀的内部流场特性进行了有限元模拟分析。介绍了新结构蝶阀的构造原理,分析了三偏心蝶阀和新结构蝶阀的压力云图、速度云图和流线分布图,得到了其流量特性和流阻特性。分析结果表明,新结构蝶阀增大了小开度下的流阻系数,减小了关闭瞬间的流量变化量,减轻了＂水锤＂现象。