【續(xù)】調(diào)節(jié)閥流量特性分析及網(wǎng)孔型套筒閥優(yōu)化計算

結(jié)果分析

由圖4（a）曲線可以發(fā)現(xiàn)，扇形閥的相對開度在0、0 • 7范圍內(nèi)時，流量曲線略微下凹，表明這一行程范圍內(nèi)流量變化速度先慢后快；而相對開度在0 • 7、1區(qū)間內(nèi)時，幾乎與直線型重合，說明大開度下扇形模型具有直線型流量特性，流量線性變化。結(jié)果表明，扇形模型的流量特性曲線介于直線型和對數(shù)型之間，且十分接近直線型曲線。

由圖4（b）曲線可以發(fā)現(xiàn)，隨著開度的增加，曲線斜率逐漸增大。大致可分為3個區(qū)域：相對開度在0、0.4的區(qū)域附近時，曲線斜率小于1，流量變化速度緩慢；相對開度在0. 4、0 .5 的區(qū)域附近時，曲線斜率接近1，流量均勻變化；相對開度在0.5 、1時，曲線斜率大于1且迅速增大，流量變化速度加快。結(jié)果表明，環(huán)形模型的理想流量特性曲線接近對數(shù)型。

將兩種簡化模型的流量特性曲線進(jìn)行對比，容易發(fā)現(xiàn)兩種不同結(jié)構(gòu)的模型對應(yīng)不同的流量特性：扇形模型的流通面積與行程之間是線性關(guān)系，其理想流量特性曲線接近直線型；而環(huán)形模型的流通面積與行程之間是平方關(guān)系，其理想流量特性曲線接近對數(shù)型。結(jié)果驗證了調(diào)節(jié)閥的流通面積分布是其流量特性的重要影響因素，而且其影響呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性。

網(wǎng)孔式套筒調(diào)節(jié)閥流量特性分析

流通面積分布影響調(diào)節(jié)閥流量特性。根據(jù)這一思想，本文對一種網(wǎng)孔型套筒閥進(jìn)行了優(yōu)化，仿真i十算了優(yōu)化前后兩種閥的流量特性，對比分析了兩者的調(diào)節(jié)特性。

本文選擇的網(wǎng)孔型套筒閥結(jié)構(gòu)如圖5所示，通過調(diào)節(jié)伸縮筒的位置來控制流通面積，從而實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)，伸縮筒從右向左運(yùn)動，依次實(shí)現(xiàn)1、7列網(wǎng)孔過流。優(yōu)化前的網(wǎng)孔，沿環(huán)向均勻分布直徑為30 mm的圓形孔，每列90個，如圖6(a)O而優(yōu)化方案則通過改變網(wǎng)孔的分布來改變其流量特性，網(wǎng)孔數(shù)量從 1、7列依次遞增，分別為30、40、50、60、70、80、90個，如圖6（b)。

數(shù)值計算

管路直徑為1 200 mm，管路長度取閥前6 000 mm,閥后12 000 mm；由于模型結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，故采用四面體網(wǎng)格與六面體網(wǎng)格相結(jié)合的方法進(jìn)行網(wǎng)格劃分，對于網(wǎng)孔附近的區(qū)域，因其網(wǎng)孔小、前后壓差變化大，故而采取加密處理，總網(wǎng)格數(shù)量在 35、50萬之間，因加密區(qū)域范圍不同而異，網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖7。分別計算并擬合出兩種閥的流量特性曲線，結(jié)果如圖8。

結(jié)果分析

優(yōu)化前網(wǎng)孔型套筒閥的網(wǎng)孔均勻排列，流通面積隨行程線性分布，這一特點(diǎn)與第二節(jié)中的扇形模型一致。計算結(jié)果表明該型調(diào)節(jié)閥的流量特性曲線為直線型（如圖8中曲線l)，與扇形模型的近似。此閥具有直線型的調(diào)節(jié)特點(diǎn)，能滿足流量線性變化的系統(tǒng)需求。

優(yōu)化后的調(diào)節(jié)閥的網(wǎng)孔數(shù)量隨開度的增加逐漸遞增，其流通面積與行程的關(guān)系為非線性，且介于線性關(guān)系和平方關(guān)系之間。計算結(jié)果表明其流量特性曲線為拋物線型（如圖8中曲線 2），介于直線型和對數(shù)型之間，對比第二節(jié)中兩種簡化模型，可以發(fā)現(xiàn)流量特性與流通面積分布的關(guān)系是相對應(yīng)的。計算結(jié)果同時表明，此閥具有拋物線型流量特性的調(diào)節(jié)特點(diǎn)，較之優(yōu)化前，此閥在小開度時流量變化緩慢，大開度時調(diào)節(jié)靈敏度較高，能滿足流量調(diào)節(jié)要求為拋物線型的系統(tǒng)需求。通過優(yōu)化，該型網(wǎng)孔型套筒閥實(shí)現(xiàn)了更多的流量調(diào)節(jié)特性。

結(jié)語

• 不同流通面積一行程分布關(guān)系的調(diào)節(jié)閥，其流量特性具有各自的特點(diǎn)：扇形模型的流通面積與行程是線性關(guān)系，其理想流量特性曲線趨近于直線型；環(huán)形模型的流通面積與行程是平方關(guān)系，其理想流量特性曲線趨近于對數(shù)型（等百分比型）。可以預(yù)測，其他流通面積分布的調(diào)節(jié)閥也有與其相對應(yīng)的流量.
• 優(yōu)化前的網(wǎng)孔型套筒閥，網(wǎng)孔均勻分布，流通面積與行程是線性關(guān)系，結(jié)果表明其流量調(diào)節(jié)特性為直線型。優(yōu)化后的調(diào)節(jié)閥，網(wǎng)孔數(shù)量逐漸遞增，流通面積與行程是非線性關(guān)系，且介于線性關(guān)系與平方關(guān)系之間，結(jié)果表明其流量特性曲線為拋物線形，介于直線型與對數(shù)型之間。與扇形和環(huán)形兩種簡化模型對比發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化前后兩種網(wǎng)孔型套筒閥的流量特性與面積分布的關(guān)系符合結(jié)論（1)所述的規(guī)律，證明了根據(jù)結(jié)論（1）對調(diào)節(jié)閥的流量特性進(jìn)行優(yōu)化的合理性。
• 通過改變伸縮筒上的網(wǎng)孔分布，優(yōu)化了網(wǎng)孔型套筒閥的流量特性。可以預(yù)測，通過設(shè)計其他不同的網(wǎng)孔分布或網(wǎng)孔形狀，可以實(shí)現(xiàn)其他多種形式的流量特性，從而滿足不同的調(diào)節(jié)要求。