力士樂(lè)電磁閥對(duì)流量特性的影響及分析
力士樂(lè)電磁閥通常選擇流開(kāi)型（即底進(jìn)側(cè)出）流向。在進(jìn)口壓力為 1.6MPa，出口壓力為 1.5MPa 的條件下，該調(diào)節(jié)閥全開(kāi)時(shí)對(duì)稱(chēng)面上的壓力等值線(xiàn)和速度等值線(xiàn)如圖 4、圖 5 所示。從圖中可以看出，進(jìn)口的壓力和速度都比較均勻；當(dāng)水流通過(guò)閥芯與閥座之間的節(jié)流處時(shí)，由于流通面積突然減小，壓力減小，速度增大，并且靠近出口一側(cè)的節(jié)流處的速度要明顯大于另一側(cè)，即減壓增*果明顯；水流通過(guò)節(jié)流處后流向出口，壓力和速度又趨向均勻。
力士樂(lè)電磁閥開(kāi)度分別為  和 30% 時(shí)流開(kāi)型流向的對(duì)稱(chēng)面速度矢量見(jiàn)圖 6 和圖 7。從兩圖中可以看出，在閥腔中背對(duì)出口的一側(cè)，都產(chǎn)生了明顯的漩禍，這會(huì)產(chǎn)生較大的能量損耗，增大阻力系數(shù)。這說(shuō)明流開(kāi)型易在閥腔內(nèi)產(chǎn)生漩渦，造成能量損失。應(yīng)用 FLUENT 軟件對(duì)該閥門(mén)全開(kāi)流道模型進(jìn)行了流閉型流向的數(shù)值模擬，得到對(duì)稱(chēng)面上的速度矢量如圖 8 所。從圖 8 可以看出，閥腔內(nèi)幾乎沒(méi)有漩渦，說(shuō)明流閉型流向可大大避免漩渦的產(chǎn)生，減少能耗。
力士樂(lè)電磁閥的結(jié)構(gòu)剖視如圖 1 所示。它由閥桿、上閥蓋、閥芯、閥座和閥體等零部件構(gòu)成。閥體通道成直角，故稱(chēng)為角式調(diào)節(jié)閥。它具有流通量大、自潔性好等優(yōu)點(diǎn)，適合閥前后壓差不大的高粘流體并要求直角配管的場(chǎng)合。所采用的角式調(diào)節(jié)閥公稱(chēng)通徑為 25mm，公稱(chēng)壓力 1.6MPa，理想流量特性為直線(xiàn)特性，額定流量系數(shù)為 15m2，閥芯行程 16mm，可調(diào)比 R=50。
利用 SolidWorks 三維實(shí)體建模軟件，對(duì)圖 1 所示的閥腔流道建模，并用 FLUENT 的前處理器 GAMBIT 軟件生成計(jì)算網(wǎng)格（見(jiàn)圖 2)。閥體內(nèi)腔的形狀和流動(dòng)狀態(tài)較復(fù)雜，采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，由 GAMBIT 自帶的 TGrid 程序劃分，整個(gè)流道網(wǎng)格數(shù)為 113625 個(gè)。
力士樂(lè)電磁閥計(jì)算結(jié)果及分析
力士樂(lè)電磁閥所求解的基本方程是三維不可壓 N-S 方程，湍流模型采用標(biāo)準(zhǔn) κ-ε 模型。離散方程的求解方法采用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上的 SIMPLE 算法，二階迎風(fēng)格式。速度壓力場(chǎng)采用隱式的全場(chǎng)迭代解法。閥門(mén)內(nèi)的流質(zhì)為水，邊界條件規(guī)定壓力進(jìn)口和壓力出口。
力士樂(lè)電磁閥流量特性分析
力士樂(lè)電磁閥的流量特性通常以相對(duì)流量與相對(duì)開(kāi)度的關(guān)系來(lái)表示，衡量閥門(mén)流通能力的指標(biāo)是流量系數(shù) Kv，流量系數(shù)計(jì)算的一般形式為
其中 Kv 為流量系數(shù)，單位 m2；qv 為流量，單位 m3/h；ρ 為流體密度，單位 kg/m3；△P 為閥門(mén)的壓力損失，單位 Pa。
力士樂(lè)電磁閥的流量特性曲線(xiàn)（◆ 理論流量特性，■ 模擬流流量特性）
通過(guò)計(jì)算可得到閥門(mén)理論流量特性曲線(xiàn)；應(yīng)用 FLUENT 對(duì)不同開(kāi)度的流道模型進(jìn)行數(shù)值模擬，即可得到模擬流量特性曲線(xiàn)。2 曲線(xiàn)如圖 3 所示。從圖中可以看出，理論曲線(xiàn)與模擬曲線(xiàn)的趨勢(shì)是基本一致的。由于理論流量特性曲線(xiàn)是理想狀態(tài)下的期望特性，而實(shí)際中的閥門(mén)，局部阻力和流態(tài)會(huì)因閥門(mén)開(kāi)度的改變而發(fā)生變化，且引起變化的因素非常復(fù)雜，很難找出確定的規(guī)律，所以通過(guò)理論公式計(jì)算得出的理論流量特性曲線(xiàn)與實(shí)際的模擬曲線(xiàn)有一定的偏差，但趨勢(shì)基本一致，并且模擬流量特性曲線(xiàn)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加貼近。因此 FLUENT 軟件適合分析閥門(mén)內(nèi)部流場(chǎng)，可用來(lái)對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行進(jìn)一步分析研究。