利用ANSYS软件建立了可变压差下自动调节阀阀门内部流场模型以及阀芯模型,对流场和阀芯进行耦合力学分析阀芯的大位移运动,同时做实验验证此方法。用任意拉格朗日-欧拉(ALE)有限元计算方法分析流场。阀芯和流场有大位移运动的共同边界采用流体-固体耦合约束,并在计算中采用预测-多步校正算法,避免了反复迭代所导致的过大计算量。通过理论研究和实验发现,当由气动执行机构控制的调节阀开度调节时,阀芯有个振动的过程,且阀芯的振动是一种有规律的衰减振动。

一般把调节阀阀芯所受的静态不平衡力作为调节阀执行机构的设计依据。为了考察调节阀阀芯在运动状态下的动态不平衡力,利用ANSYS软件CFD模块建立阀体内部流场模型,并利用任意拉格朗日-欧拉(ALE)有限元法处理给定运动的阀芯与流体之间的移动边界。分别计算恒定流速和恒定压差下的阀门定开度流场以及阀门开度变化过程中的流场,得出在定流量和定压差下以匀速运动的阀芯在变开度下所受到的不平衡力。此外,根据阀芯系统运动方程,利用预测-校正流固耦合算法求得阀芯在变开度振动过程中的动态不平衡力。计算结果表明,作用在运动阀芯上的动态不平衡力在某些条件下大于静态不平衡力。因此,在设计调节阀执行机构时应考虑这个因素。