2.1 改装后渐扩渐缩管的基本参数

由上述分析 可 知,在 直 管 中,阀 板 开 度 较 小时,阀板后侧面处气流会形成一个尺寸较大的漩涡。为了减小蝶阀小开度时产生的漩涡,减少管道振动对阀板带来的破坏,使蝶阀在转动时有更好的驱动力矩特性,本研究在原直管上蝶阀出口附近处增加一渐扩渐缩管段,其结构尺寸如图5所示,其中L₀=0.4D,L₁=D,L₂=1.5D,L₃=5D,L₄=1.5D,δ=20°。

图5 改造后的管道示意图

2.2 仿真方法

渐扩渐缩管流场的计算模型、材料参数和边界条件的设定均与直管流场模型所用参数相同,并采用相同的控制方程。模型共划分网格约162000个,数值仿真阀板开度范围为0°~90°。

2.3 仿真结果与分析

图6所示为不同阀板开度下渐扩渐缩管流场的部分速度矢量图。

(a)θ=30°

(b)θ=40°

(c)θ=70°

图6 渐扩渐缩管流场速度矢量图

由图6中可以看出,加装渐扩渐缩管后,阀板开度较小时,阀板附近没有漩涡生成,只在扩大管段的后半部分有两个强度较弱的漩涡生成;随着阀板开度的增大,在θ为40°左右时,在阀板附近生成漩涡,但其漩涡强度较直管流场中相同阀板开度下生成的漩涡强度要小;随着开度的继续增大,阀板附近的漩涡又慢慢减小。这是因为,在渐扩渐缩管段中,管道直径的增大使得气体流速下降,同时扩大段内压力比直管内压力大,也有效地减缓了气体往低压力点的回流运动,使得阀板附近没有回流产生,所以在阀板开度较小时,渐扩渐缩管中阀板附近几乎没有漩涡生成。