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梭式止回阀作为一种新型止回阀,是利用压差梭动原理研制而成的,密封性能好,阻力小,与旋启式止回阀相比,具有尺寸短小、重量轻、寿命长、噪音低四个优点。但由于目前只有小口径(直径在100mm左右)的梭式止回阀投入了一些领域的使用,并产生了良好的经济效益,而对大口径(直径不小于200mm)的梭式止回阀研究还有很多性能需要做大量地试验与分析,本文把有限元法和阀体结构实验流场分析相结合,对梭式止回阀在管道流体中的动态特性及梭式止回阀优化方案和优化效果进行了深入研究。
论文阐述了梭式止回阀内部流场仿真可能涉及到的管道流体基本理论与有限元理论;并用ADINA有限元软件对梭式止回阀进行数值模拟,得到了梭式止回阀在油管中开启与关闭的流场变化结果。通过分析原模型中有代表性的流通区流速和压力图或曲线,总结出阀内流体运动规律,并根据其涡流或湍流的产生机理,对原模型进行参数或结构调整,其中包含阀杆、速度、阀瓣形状、管道壁逐渐扩大结构等,然后对这些影响因素再次进行数值模拟,与原模型相比较,研究分析模型调整后的流场特性;根据趋于流场稳定的影响因素,初步进行梭式止回阀的结构修改优化,并研究其在自来水中开启和关闭的流场变化,与原模型、旋启式止回阀进行对比,验证其可行性。
在阀芯开启过程中,可以通过修改阀杆或阀瓣形状,采用平缓过渡杆或圆弧直径更大的阀瓣型线均可改变或消除阀芯尾部的漩涡形态;在关闭过程中,提高入口处流速,可以明显发现原模型的阀体前端出现涡街;修改阀瓣形状,在阀瓣前端中部加一个阀杆,可以减轻阀前的对冲湍流;无论在开启或关闭过程中,阀口采用逐渐扩大结构都可以降低瞬间的液压冲击;与旋启式止回阀、原模型的流场特性相比较,很容易看出初步优化的梭式止回阀在开启和关闭过程中都具有良好的流动环境,减少了能量损失,有效地防止了阀体的振动和噪声。