采用Fluent软件对金属硬密封球阀内部三维流场进行数值模拟,研究球阀从全开到全关过程的流量特性。分析7个转动角度下阀门内部流场的变化,得到阀门前后压差,根据相关公式求出球阀的流量系数理论值和模拟值,绘制出球阀不同角度下的流量系数曲线。结果表明随着阀门转动角度的增大,阀门前后压差增大,流经阀门的介质最大流速和能量损失逐渐增大,对球阀的冲蚀作用逐渐增大,流量系数随阀门转动角度增大而减小,理论值和模拟值曲线较为吻合。

以DN200 mm硬密封球阀为研究对象,确定了球阀在静力场分析时所需的边界条件,将实际工况转化为模拟条件进行分析,得到了球体上变形和接触面上接触压力的分布情况。结果表明,球阀在小开度时变形较大,最大接触压力值也并不随阀门开度呈线性变化,还出现了局部应力集中现象。