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花都吊车租赁公司,   花都吊车租赁 ,   花都吊车出租    怎么分析吊车的溢流阀阀芯不同开度下球体磨损性能?
新闻分类:公司新闻   作者:admin    发布于:2020-02-124    文字:【】【】【

         花都吊车租赁公司,   花都吊车租赁 ,   花都吊车出租     怎么分析吊车的溢流阀阀芯不同开度下球体磨损性能?      确定模拟条件与边界条件, 根据实际使用工况确定模拟条件,流体在阀门流道内流道长度较短,因此流体从入口到出口的温度变化范围不会很大,固将连续相的流体介质设定成为不可压缩的流体,其运动粘度为5.7×10-7𝑚2/𝑠,固体颗粒形状可以简化成为球形,其直径大小设定为二十微米,密度为2600kg/𝑚3,模拟条件基本符合设计要求。流场分析中的离散相(DPM)模型只需要考虑流体介质和固体颗粒之间的相互影响作用,不需要来考虑固体颗粒之间的相互作用,所以该模型可以用来模拟分析湍流流体介质中含有稀疏颗粒相的工况。应用DPM模型来模拟流体与固体颗粒对阀芯的磨损时,对固体颗粒的体积分数需控制在10%以内,在实际模拟计算时将颗粒的体积分数设定为3%.流体介质的入口以速度作为边界条件,介质的速度设定为25m/s,出口的边界条件设定为自由流出,介质与壁面之间无相对滑移现象。流体介质连同固体颗粒由入口释放,而且固体颗粒进入流道的速度等于入口处流体介质的速度。固体颗粒在流道壁面处的边界条件设定为反弹类型,由于颗粒很小且速度很快,所以可将颗粒在流道出口处的边界条件可以设定为逃逸类型。




          在数值模拟的过程中,需要建立的数学模型有连续性流体介质的计算模型、离散相固体颗粒的计算模型和磨损量的计算模型三种。不可压缩的流体介质运动控制方程可以表示为:dudt=𝑓−1𝜌∇𝑝−1𝜌∇(23μ∇𝑢)+1𝜌∇(2𝜇𝑠) dudt为流体质点的加速度;𝑓为作用在单位面积上单位质量流体的质量力;−1𝜌∇𝑝为作用在单位面积上单位质量流体的压强;−1𝜌∇(23μ∇𝑢)为作用在单位面积上单位质量流体的粘性体积膨胀;1𝜌∇(2𝜇𝑠)为作用在单位面积上单位质量流体粘性偏应力。对于模拟所采用的k-ε湍流模型,流体介质的湍流粘度为:μ=ρ𝐶𝜇𝑘2/𝜀(6.2)式中:ρ为流体介质的密度;𝐶𝜇为常数;k为流体介质的湍流动能;ε为流体介质湍流的动能耗散率。基于拉格朗日法的固体离散相颗粒的作用力平衡微分方程在x方向的控制方程式为:d𝑢𝑝dt=𝐹𝐷(𝑢−𝑢𝑝)+𝑔𝑥𝜌𝑝(𝜌𝑝−𝜌)+𝐹𝑥 𝑢𝑝为离散相固体颗粒的运动速率,m/s;𝑢为流体介质的速度,m/s;t为时间,s;𝐹𝐷(𝑢−𝑢𝑝)为固体颗粒在单位质量下的力,N;𝑔𝑥为重力加速度在x方向上的分量,m/s2;𝜌𝑝为固体颗粒的密度,kg/m3;ρ为流体密度,kg/m3;Fx为单位质量下其它作用力在x方向的分量。固体颗粒的运动对碳钢等金属材料磨损速率的计算模型表达式为:𝑅𝑒=∑𝑚𝑝𝐴1𝑁𝑝=1𝑓(𝛼)𝑣𝑏(𝑣)𝐴𝐹𝑠(6.4)式中:Re为流道壁面磨损速率,kg/(𝑚2·𝑠);N为运动过程中与壁面碰撞颗粒的数量;𝑚𝑝为颗粒的质量流量,kg/s;α为颗粒与壁面碰撞的角度,rad;f(𝛼)为颗粒与壁面碰撞角度的函数;𝑣为颗粒的速度,m/s;𝑏(𝑣)为速度函数;A为与材52料有关的系数;𝐹𝑠为颗粒的形状系数,圆形颗粒一般取0.2,尖锐形颗粒取1,半圆形颗粒取0.53;A1为流道壁面计算单元的面积,m2。



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         吊车的溢流阀阀芯不同开度下球体磨损性能分析,  将所建立的阀芯不同开度下流体的流道模型导入Fluent流体分析软件,对阀芯不同开度下的CFD模型添加模拟条件与边间条件,分析求解球体在不同开度下其内部流体介质的流速分布情况及其流体介质对球体的磨损情况。阀芯开度为80%的模拟计算过程的残差图,在模拟计算时残差迭代了6981次收敛。 为分析阀芯不同开度下内部流体介质对球阀壁面的磨损情况,分别对开度为20%-90%时的球阀简化模型做了数值模拟计算与分析,分别得到了不同开度下球阀壁面磨损分布图和内部介质速度矢量分布图。阀芯不同开度下球阀壁面磨损图。 可以得出,当阀芯开度为20%-40%时,介质对球阀壁面的磨损区域主要出现在入口处,磨损很快;随着阀芯开度增大,阀芯处磨损加剧,当开度达到80%时,壁面磨损变得很小,磨损面由原来的带状变成点状和块状。阀芯不同开度下球阀内部介质速度矢量分布图。 由阀芯不同开度下球阀内部介质速度矢量分布图可以得出,当阀芯开度较小时,由于阀芯前后较大的压差和流阻使得阀芯微小开口处介质流速很大,且在出口处形成了一个较为明显的漩涡回流现象。随着球阀阀芯开度的增大(60%-70%),阀芯处也出现了较为明显的涡流回旋。随着阀芯开度的进一步增大,阀芯前后压差减小,内部介质流速减小且趋于入口流速。




        球阀阀芯的开度与球阀壁面最大磨损率和阀芯不同开度与内部介质最大流速的对应变化曲线图。由阀芯不同开度下壁面的磨损速率和介质最大流速变化曲线图可以得知,随着球阀阀芯开度的增大,介质的最大流速与壁面的磨损速率都相应减小,尤其是当阀芯开度由20%增大到50%的过程中,介质的流速和壁面的磨损速率变化尤为明显。当开度继续增大时,壁面磨损速率没有明显的变化,但介质流速还会继续减小。壁面磨损的变化趋势和介质流速变化趋势一致,说明介质的流速是影响壁面磨损快慢的一个重要因素,阀芯开度较小时介质速度和磨损都较快,所以在操作阀门的过程中应尽量缩短阀芯开度处于20%-50%的时间。——磨损速率——介质流速. 建立了球阀阀芯不同开度下球阀结构简化模型,从建立的模型中抽取了不同开度下的流道模型,将不同开度下的流道模型导入数值模拟软件Fluent,添加模拟条件和边界条件对其分别进行数值模拟计算,得到了阀芯不同开度下壁面磨损速率分布图和内部介质流速矢量分布图。由分析计算结果得出,随着阀芯开度的不断增大,壁面磨损速率相继减小,当开度达到80%以上时,磨损速率不再发生明显变化;壁面磨损区域位置由起初的阀芯入口处到阀芯处再到出口和入口与阀芯的连接处;磨损域面形状由开始的带状变为最后的点状或块状。随着阀芯开度的增大,内部介质的流速不断减小。当开度为20%-50%之间时,介质的流速和壁面的磨损速率都较大,在阀门操作时应尽量缩短阀芯开度处于20%-50%之间的时间。




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点击次数:210  更新时间:2020-02-12  【打印此页】  【关闭

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