[发明专利]一种三通弹簧阀阀芯开度数值模拟研究方法

权利要求书

1.一种三通弹簧阀阀芯开度数值模拟研究方法，其特征是：

对不同入口流量的工况进行数值模拟，并通过数据拟合，得到完整的弹簧阀阀芯开度位置与流量特性、进出口压差特性的对应关系；

(1)数值模拟前处理，包括弹簧止回阀三维建模、流场域提取、流场网格划分、湍流模型、近壁面函数的选取和网格无关性验证；

(2)数值迭代计算，包括预设流场数值模拟边界条件、基于动网格技术的非定常流场数值模拟、阀芯受力达到平衡以及模拟进出口压差与实验数据对比的迭代修正；

进行基于动网格技术的非定常流场数值模拟时，流体域使用动网格技术的区域是与阀芯、阀杆、空排口相邻的流体计算域；

忽略阀杆、阀芯的带水质量，忽略在整个运动过程当中的阻力，将阀杆、阀芯当作刚体考虑，利用动量定理和牛顿第二定律，得出阀瓣的运动方程如下式：

其中，m为运动部件质量，即阀瓣和阀杆质量之和；F_fluid为阀芯上下所受流体力之和；所有方向均取向上为正；

数值模拟进出口压差、流量与现有实验对比的修正迭代的具体过程：

利用进口与主出口的压差参数与现有实验数据进行修正迭代，数值模拟结果与现有实验结果对比：

(a)数值模拟与实验压差在误差允许计算范围内，则数值模拟所得阀芯开度位置就是实际阀芯平衡开度位置；

(b)模拟压差大于实验压差，则数值模拟中弹簧阀流动损失大于实验中流动损失，模拟阀芯开度位置低于实际阀芯平衡开度位置，此时主出口空排口流量比也较现有实验所得数据偏小，则减小主出口压力值并重复模拟过程；

(c)模拟压差小于实验压差，则数值模拟中弹簧阀流动损失小于实验中流动损失，模拟阀芯开度位置高于实际阀芯平衡开度位置，此时主出口空排口流量比也较现有实验所得数据偏大，则增大主出口压力值并重复模拟过程；

通过上述迭代模拟过程，最终得到该工况下阀芯的平衡开度位置；

(3)获得该工况下阀芯稳定时的开度与位置；

(4)重复上述三个步骤工作，获得不同工况、流量/压力下的阀芯稳定开度位置，通过数据拟合得到流量/压差与阀芯开度的对应关系。

2.根据权利要求1所述的一种三通弹簧阀阀芯开度数值模拟研究方法，其特征是：数值模拟前处理过程中，对近壁面处边界层区域网格进行加密处理。

3.根据权利要求1所述的一种三通弹簧阀阀芯开度数值模拟研究方法，其特征是：数值迭代计算中，对于流场数值模拟边界条件的预设，选用速度入口、压力出口的边界条件，入口流速按流量换算得出，空排口直接排至外界，压力为1个标准大气压，主出口压力的调节相当于在主出口后安装一个阀门，通过调节该阀门开度来达到调节阀芯位置的作用。