２００８年第３６卷第０５期

流体机械

文章编号：

１００５－－－０３２９（２００８）０５－－－－００２５－－０５

蝶阀流动特性的数值模拟及分析

宋学官，汪林。姜正浩。朴荣哲

（东亚大学，韩国釜山６０４—７１４）

摘要：应用专业流体分析软件ＣＦＸ对蝶阀中的流体进行了三维模拟分析，并在阀盘处于不同的开启度（即阀盘的开

启角度）下，研究了阀门的流动特性如流量系数、水力扭矩系数、空化系数等。通过经验值和模拟值的比较，验证了计算

机模拟研究的有效性。

关键词：蝶阀；数值模拟；流量系数；水力扭矩系数；空化系数中图分类号：ＴＫ０３７

文献标识码：Ａ

ＮｕｍｅｒｉｃａｌＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＦｌｏｗＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＢｕｔｔｅｒｆｌｙＶａｌｖｅ－ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ

ＳＯＮＧ

Ｘｕｅ－ｇｕａｎ，ＷＡＮＧＬｉｎ，ＪｕｎｇｈｏＫａｎｇ，ＹｏｕｎｇＣｈａｌＰａｒｋ，

（Ｄｏｎｇ Ａ

Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，８４０Ｈａｄａｎ—ｄｏｎｇ，Ｓａｈａ－ｇｕ，Ｂｕｓａｎ，Ｓｏｕｔｈ

Ｋｏｒｅａ，６０４－７１４）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｎｕｍｅｆｉｃＭｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｂｙｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｃｏｄｅＣＦＸｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｔｏ

ｏｂｓｅｒｖｅｔｈｅｆｌｏｗｐａｔｔｅｒｎｓａｎｄ

ｔｏ

ｍｅａｓｕｒ＿ｅｖａｌｖｅｆｌｏｗ

ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｔｏｒｑｕｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｃａｖｉｔａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｗｈｅｎｂｕｔｔｅｒｆｌｙｖａｌｖｅｗｉｔｈｖａｒｉｏｕｓｏｐｅｎ－

ｉｎｇｄｅｇｒｅｅｓａｎｄｕｎｉｆｏｒｍｉｎｃｏｍｉｎｇｖｅｌｏｃｉｔｙｗｅｒｅ

ｕｓｅｄｉｎ

ａ

ｐｉｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．Ｂｙｃｏｎｔｒａｓｔ，ａ

ｇｒｏｕｐｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａｉｓｕｓｅｄ

ｔｏ

ｃｏｍｐａｒｅｗｉｔｈｔｈｅｄａｔａｏｂｔａｉｎｅｄｂｙＣＦＸｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｎｕｍｅｒｉｃａｌ

ｍｅｔｈｏｄ．

Ｋｅｙ

ｗｏｒｄｓ：ｂｕｔｔｅｒｆｌｙｖａｌｖｅ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｆｌｏｗｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ；ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｔｏｒｑｕｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ；ｃａｖｉｔａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ

１前言布图。Ｌｉｎ

ａｎｄ

Ｓｃｈｏｈｌ分析了ＣＦＤ在蝶阀领域的

应用∞ｊ。Ｃｈｅｒｎ

ａｎｄ

Ｗａｎｇ运用ＣＦＤ软件ＳＴＡＲ—

在目前的管道系统中，蝶阀应用越来越广，其ＣＤＴＭ分析了在球阀中流动的流体并模拟得出了球

重要性正在不断的增加，因此世界上有很多学者阀的相关系数∞ｊ。

对蝶阀的流动特性进行了研究。例如：Ｋｅｒｌ等曾

本文的主要内容是运用专业软件ＡＮＳＹＳ

对蝶阀的试验结果进行了分析¨Ｊ，Ｓａｒｐｋａｒａ从理ＣＦＸ

１０．０来分析一个蝶阀的流动模型，该模型可

论上研究了蝶阀的流动特性心］，ＫｉｍｕｒａａｎｄＴａｎａ．

以精确的显示流动状态，并估算压力损失、流量系

ｋａ从理论上研究了蝶阀的压力损失特性”Ｊ。

数、水力扭矩系数和空化系数，这通常是阀门优化计算流体力学（ＣＦＤ）是以计算机作为模拟

设计的第一步。

手段，运用一定的计算技术寻求流体力学各种复杂问题的离散化数值解，其研究方法包括理论分

２流动特性参数

析、实验研究和数值模拟。随着计算机技术的飞

速发展，数值模拟技术越来越多的应用在主流的２．１流量系数Ｃ。

科学研究和工业界产品设计分析中。这方面也有

流量系数Ｃ，表示在阀门打开一定的角度时

很多研究论文。Ｈｕａｎｇ

ａｎｄ

Ｋｉｍ使用三维数值模阀门的压力损失和单位流量的关系。实际应用

拟技术分析了在蝶阀内部的不可压缩的流体的流中，当阀门的ｃ／∥值大于２０时，必须考虑流体流

动状况【４Ｊ，并给出了分析后的速度场图和应力分

动时与管道的摩擦对压力损失的影响。根据经验

收稿日期：２００７一儿—３０修稿日期：２００８珈ｌ—０４

基金项目：韩国政府部门主导的区域科技创新项目（ＲＴＩＯｚＩ－０１—０３）

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