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電動(dòng)蝶閥流體結(jié)構(gòu)分析

DN1200公稱通徑的電動(dòng)蝶閥為例，基本的分析條件如下：

公稱通徑： DN1200

公稱壓力： PN1.6MPa

介質(zhì)：水

溫度：10～38℃

介質(zhì)流速：2.5m/s （管道內(nèi)平均介質(zhì)流速）

開閥時(shí)間：45s

關(guān)閥時(shí)間：45s

一般蝶閥需要通過分析得到的數(shù)據(jù)如下：

1) 不同開度下的管道及蝶板上壓力分布

2) 不同開度下的管道及蝶板上速度分布

3) 不同開度下的流量特性曲線（閥門開度—流量系數(shù)）

4) 不同開度下的水頭損失曲線（閥門開度—水頭損失）及流阻系數(shù)

5) 不同介質(zhì)（水和空氣）的額定流量系數(shù)及不同壓差下的流量系數(shù)

對(duì)于電動(dòng)閥門來說，閥門從關(guān)閉狀態(tài)到打開狀態(tài)，開度是不斷就加大的，所以在了解不同開度的情況時(shí)，需要分析不同的開度狀態(tài)，為了比較清楚的了解不同開度的情況，把蝶閥的開度設(shè)為5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°……，每5度為一個(gè)工況，直到閥門完全打開，可以共分析十幾種工況，現(xiàn)以其中的一種工況（即開度為45°時(shí)，壓差流量等情況）為例，來了解下分析的過程。

蝶閥的三維模型要準(zhǔn)備好，各個(gè)開度都做一個(gè)配置，在這里主要做45°示例。需要在蝶閥的兩段增加一定長(zhǎng)度的管道，以便流體到閥門的時(shí)候是和真實(shí)情況比較接近的。

1、在SolidWorks中的插件中選擇 Flow Simulation；

2、根據(jù)向?qū)陆ㄒ粋€(gè)流體項(xiàng)目，設(shè)置流體基本參數(shù)，單位設(shè)為“SI”國(guó)際單位制；流體介質(zhì)設(shè)為水；由于閥體類分析皆屬于內(nèi)流，故設(shè)為內(nèi)流；本例不考慮熱傳導(dǎo)；閥體內(nèi)部和蝶板所有過流面設(shè)固定墻邊界條件。其他保持默認(rèn)設(shè)置，設(shè)置完畢提交后軟件后即找流體計(jì)算區(qū)域如圖，如下圖軟件自動(dòng)找到流體域。
3、設(shè)置邊界條件和目標(biāo)，設(shè)置入口的速度和出口的環(huán)境壓力。
4、設(shè)置目標(biāo)，主要有出口的速度平均值，進(jìn)口的壓力平均值，碟板的扭矩，流體的密度平均值等。
5、網(wǎng)格大小默認(rèn)，運(yùn)行流體分析，得到分析結(jié)果，當(dāng)開度為45°時(shí)，管道及碟板上的壓力分布云圖及流線圖如下：通過云圖得到進(jìn)口平均壓力和出口平均壓力，將其帶入流量系數(shù)計(jì)算公式，然后就可以計(jì)算流量系數(shù)。

注：閥門的流量系數(shù)是衡量閥門通透能力的重要指標(biāo)，流量系數(shù)的大小取決于閥門的結(jié)構(gòu)和尺寸及決定液流直線性的體腔結(jié)構(gòu)與形狀、等截面性等。閥門的流量系數(shù)越大說明流體流過閥門壓力損失越小。在一定程度上可以認(rèn)為，閥門體腔內(nèi)的每個(gè)零件可以看作為一個(gè)產(chǎn)生阻力的元件系統(tǒng)(流體的轉(zhuǎn)彎、擴(kuò)大、收縮、再轉(zhuǎn)彎等)，因此閥門的壓力損失，大致等于閥門的各個(gè)零件的壓力損失的總和。API6D-2008idt ISO14313:2007《石油天然氣工業(yè)—管線輸送系統(tǒng)—管線閥門》標(biāo)準(zhǔn)說明，流量系數(shù)Kv的定義是：水在5（40°F）--40°C(104°F)之間流經(jīng)閥門時(shí)產(chǎn)生1bar壓力損失的體積流量，用每小時(shí)立方米表示：

注：如果不做流體分析只做靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析，那么碟板上的壓力就需要經(jīng)驗(yàn)或者去測(cè)量，而且很多時(shí)候不是很精準(zhǔn)，先做流體分析就可以相對(duì)準(zhǔn)確些。

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