分析某管路系统多级降压调节阀的流激振动问题,仿真得到调节阀小开度、中等开度、全开3种工况下压力、速度、漩涡速度云图、压力脉动时域与频域特性曲线及流激振动频率范围。利用热流固耦合模态分析得到调节阀固有频率。将流激振动主频与固有频率相对比,验证调节阀工作可靠性。分析得出随着开度增大,各级降压效果明显,大涡逐渐形成小涡,且形成脱落状态;压力脉动主要由开度引起,出口压力脉动剧烈程度大于中部及入口,调节阀出口下端的近壁面压力脉动最为剧烈;调节阀模态频率没有落在流激振动频率范围内,调节阀不会发生流激共振。为设计安全可靠的管路系统提供保障。

流场内流激振动是诱发调节阀流激共振和流致噪声的主要原因。以DN250多级降压调节阀为研究对象,采用Fluent软件对其流场流动特性进行数值模拟,得到典型开度下体积流量、流速、压力的分布规律。设计了循环式并联流量测试装置,对阀进行流量实验,验证了流量数值模拟的可靠性。采用监测流场漩涡脱落过程中横流会形成平均升力和监测流场湍流压力脉动的不同方法,得到流场流激振动的频谱信息。对两种监测方法机理研究,结果表明:监测升力系数是对整个流场涡脱过程产生的流激振动进行检测,适合监测小开度流场;监测压力脉动是对有限监测点的多种流激振动因素综合效果的监测,受监测点位置和数量的限制,适合中、高开度流场。

提出一种多孔型多级降压调节阀,利用有限元分析软件ANSYS Workbench对调节阀的内部流场、压力场进行数值仿真分析,得到该阀的流量特性曲线,通过与标准流量特性对比,可以优化节流孔的配置;同时,仿真得出阀内流场压力分布,证明其降压元件具有良好的降压效果,针对在高温、高压工况下,阀内件的变形规律进行分析,仿真得到阀内件在热流固耦合条件下的变形值,且得到各物理场对阀内件变形的影响程度;仿真得到在热流固耦合条件下,阀塞和套筒配合面间变形后间隙,精准判定阀的工作可靠性,为设计该类调节阀的内套筒与阀塞尺寸公差提供技术支持。