阀门作为管路中的控制元件,具有数量大、应用广泛、可靠性高、调节迅速、密封良好、经济效益高等特点,广泛应用于航天航空、水利工程和石油开采等各领域中。阀门的流通特性对阀门可靠性和实用性有显著影响,由此对阀门流通特性的研究就显得至关重要。V型球阀作为常用的调节阀门,在生物制药、化学工业和能源动力等领域中普遍使用。本研究选取60°锥角的V型球阀为对象,通过ANSYS-Fluent仿真软件来对阀门的内部流动情况进行数值计算,并对所得到的模拟结果进行了进一步探究。主要内容如下:(1)物理模型建立:采用Solid Works建模软件建立了V型球阀的物理几何模型,针对该模型抽取了内部的流道,并使用ICEM前处理软件得到了各开启角度时内部流道的计算网格,随后借助Fluent仿真软件对该网格进行了模拟仿真。(2)流阻特性分析:对不同结构的V型球阀进行了数值模拟计算,得出结论,当阀门开度变大时,V型球阀的流阻系数将受其影响而不断降低,同时流量系数则随之不断上升。(3)空化特性分析:空化数随着开度的增加先增加,到大开度时,空化数在整体上出现下降的趋势,在10°到20°空泡体积分数快速减小,但到90°时会出现小幅度的上升。所以在定压差下,V型球阀在小开度和大开度下易发生空化。空泡基本分布在阀芯进口处和锥角处。压差会对阀内的空化特性产生影响,空泡数会随着压差的增大而增大。(4)局部结构优化:在不降低阀门性能的前提下,对阀芯结构进行优化设计,采用弧度过渡的方式对球阀进行优化,结构优化后,阀内空化体积分数减小,为球阀的优化提供参考。