基于ANSYS的閘閥內(nèi)部流場(chǎng)模擬_有限體積法

1、基于ANSYS的閘閥內(nèi)部流場(chǎng)模擬_有限體積法論文導(dǎo)讀:：求解過(guò)程應(yīng)用ANSYS軟件來(lái)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)?；贏NSYS的閘閥內(nèi)部流場(chǎng)模擬。論文關(guān)鍵詞：數(shù)值模擬，有限體積法，閘閥，ANSYS軟件無(wú)論是在流體機(jī)械中, 還是在流體傳動(dòng)與控制系統(tǒng)中, 人們都會(huì)用到各種各樣的閥門(mén)。 這些閥門(mén)裝置的主要作用是對(duì)流體的流量、壓力和流動(dòng)方向進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制, 以滿(mǎn)足工作系統(tǒng)的要求。對(duì)閥門(mén)的要求：一是控制可靠；二是阻力小、損失少。21世紀(jì)前，對(duì)各類(lèi)閥門(mén), 尤其是對(duì)閥門(mén)流道流動(dòng)特性的研究尚未引起重視, 在設(shè)計(jì)中基本上還是依據(jù)常規(guī)設(shè)計(jì)方法和經(jīng)驗(yàn), 只注重結(jié)構(gòu)型態(tài)而不注重考慮流阻損失, 從而引起較大的能耗論文提綱格式。近年來(lái)，隨

2、著計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)( CFD)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)值模擬手段已廣泛應(yīng)用于內(nèi)部的復(fù)雜流動(dòng)研究。本文通過(guò)ANSYS軟件的FLOTRAN CFD工具模擬了閘閥內(nèi)部的流場(chǎng)，并對(duì)閘閥的阻力特性進(jìn)行了研究有限體積法，。1 模型與數(shù)值方法本文主要研究的是閘閥內(nèi)部流場(chǎng)。筆者將閘閥的原型簡(jiǎn)化，使得閘閥通道是圓形通道，閘板是平板閘板，故在此只需建立帶有閘板的閘閥通道模型閘閥的CFD模型與實(shí)物的比例為1：1，以閘閥左下端點(diǎn)為原點(diǎn)，建立直角坐標(biāo)系，其幾何模型如圖1所示（以閘板開(kāi)度50%為例）。本文采用閥門(mén)的進(jìn)口速度及進(jìn)口壓強(qiáng)作為進(jìn)口的邊界條件，在絕對(duì)參考系下給定一均勻來(lái)流，方向垂直于進(jìn)口面，速度大小分別為1m/s

3、、2m/s、3m/s、4m/s、5m/s，強(qiáng)度和水力直徑由公式推出有限體積法，進(jìn)口表面壓強(qiáng)為2000Pa；出口邊界采用自由出流，由于全部流場(chǎng)只有一個(gè)出口，其出口表面壓強(qiáng)設(shè)為0。由于在固壁處質(zhì)點(diǎn)滿(mǎn)足無(wú)滑移邊界條件，設(shè)壁面速度為0。本文根據(jù)閘閥特點(diǎn)，采用二方程湍流模型，并選用ANSYS軟件的流體動(dòng)力學(xué)分析類(lèi)型進(jìn)行分析。筆者還借助提供了專(zhuān)用于分析二維和三維流體流動(dòng)場(chǎng)的先進(jìn)工具ANSYS軟件的FLOTRANCFD工具計(jì)算了閘閥的內(nèi)部流場(chǎng)并分析其特性論文提綱格式。2計(jì)算結(jié)果及分析當(dāng)水為常溫20時(shí)：密度為998.2kg/m3，粘度為100.510-5Pa.s。此時(shí)當(dāng)閘閥開(kāi)度分別為10%、20%、25%、3

4、5%、45%、50%、60%、75%、100%，進(jìn)口速度分別為1、2、3、4、5m/s等情況時(shí)，模擬出各節(jié)點(diǎn)壓力場(chǎng)分布圖等情況。當(dāng)開(kāi)度一定（以50%為例），進(jìn)口速度分別為1、3、5m/s時(shí)，閘閥內(nèi)部節(jié)點(diǎn)壓力場(chǎng)分布情況如圖2-13所示。圖2-1進(jìn)口速度為1m/s有限體積法，開(kāi)度為50%的節(jié)點(diǎn)壓力場(chǎng)分布圖圖2-2進(jìn)口速度為3m/s，開(kāi)度為50%的節(jié)點(diǎn)壓力場(chǎng)分布圖圖2-3進(jìn)口速度為5m/s，開(kāi)度為50%的節(jié)點(diǎn)壓力場(chǎng)分布圖從節(jié)點(diǎn)壓力場(chǎng)分布圖2-13中可以清楚的看到，當(dāng)閘閥閘板開(kāi)度一定時(shí)（以50%為例）：隨著進(jìn)口速度依次逐漸增大，內(nèi)部流場(chǎng)的最低靜壓降低。對(duì)于DN50的閘閥，當(dāng)水溫為20,進(jìn)口相對(duì)壓強(qiáng)為2000Pa，閘板開(kāi)度為50%時(shí)，發(fā)生氣蝕的臨界進(jìn)口速度介于45m/s之間。同理可得當(dāng)閘板開(kāi)度為10%、20%、25%、35%時(shí)，發(fā)生氣蝕的臨界速度都低于1m/s；當(dāng)閘板開(kāi)度為45%時(shí)，發(fā)生氣蝕的臨界速度低于介于34m/