上接：金属密封耐磨球阀的数值模拟（一）

(a)网格划分图                                                                                                          (b)流线图

(c)速度云图                                                                                                                                  (d)压力云图

图4.13开度60°时方心形金属密封耐磨球阀的网格划分图、流线图、速度云图及压力云图

(a)网格划分图                                                                                                      (b)流线图

(c)速度云图                                                                                                       (d)压力云图

图4.14开度60°时圆形金属密封耐磨球阀的网格划分图、流线图、速度云图及压力云图

(a)网格划分图                                                                                                                           (b)流线图

(c)速度云图                                                                                                                       (d)压力云图

图4.15开度90°时方心形金属密封耐磨球阀的网格划分图、流线图、速度云图及压力云图

(a)网格划分图                                                                                                                         (b)流线图

(c)速度云图                                                                                                            (d)压力云图

图4.16开度90°时圆形金属密封耐磨球阀的网格划分图、流线图、速度云图及压力云图

通过数值模拟得到的流线图、速度云图、压力云图，经过分析数据得到在不同开度的情况下，两种金属密封耐磨球阀阀芯处的流速和所受冲击压力，如表4.3和表4.4所示。

表4.3方心形金属密封耐磨球阀阀芯处速度和所受压力

表 4.4 圆形金属密封耐磨球阀阀芯处速度和所受压力

针对表4.3和表4.4的12组不同开度的两种金属密封耐磨球阀数值模拟得到的各速度云图压力云图可以看出：从蓝色到红色代表速度和所受压力的增加，阀门在开关的过程中阀芯所受压力逐渐增大，速度逐渐减小。等到阀门全部关上，达到密封状态时，阀芯所受压力变小与全开时所受压力相差不大；由于阀门关闭，管径变短，速度急剧增大，阀芯受到磨损冲刷严重。根据图4.17和图4.18可以发现，在相同开度的情况下，本课题设计的方心形流道金属密封耐磨球阀阀芯处的速度和所受压力要比普通金属密封耐磨球阀的速度和所受压力相对减小，阀球、阀座所受冲击磨损情况得到改善，其使用性能得到加强，大大延长其使用寿命。

图4.17在不同开度下两种金属密封耐磨球阀阀芯处的速度曲线图

图4.18在不同开度下两种金属密封耐磨球阀阀芯处所受压力曲线图

本章小结

利用ANSYS软件，选择合适的数学模型，设定模拟条件及参数，进行数值模拟分析。通过数值模拟发现，本课题设计的方心形流道金属密封耐磨球阀在相同条件下，不同开度的阀芯处所受冲击磨损比普通圆形流道的金属密封耐磨球阀减小，耐磨性得到提高，大大延长其使用寿命。此外通过振动特性数值模拟，得到流体固有频率分析值不满足阀门发生共振条件，进一步验证对阀门振动特性理论研究的正确性，从而减小高频振动对阀门产生的影响及危害，阀门的使用性能得到提高。