流程阀门是一种广泛使用的流程调控装备， 其调控功能主要依靠改变 流道通流面积来实现。 阀门内部随调控过程而变化的复杂流动特征是影响 其安全性和可靠性的内在因素。 本书针对单相和含固两相等工况， 从基础 理论、 数值计算和实验研究等方面对流程阀门开展研究， 建立了单相工况 流程阀门调控过程流体动力学特性计算方法， 获得了不同结构流程阀门的 调控特性与内部流动特征， 建立了流程阀门含固两相流体动力学特性及流 致磨损计算方法， 获得了阀内两相流动特征及内部流道的磨损特性， 为流程阀门的设计以及可靠运行提供了理论和技术支撑。 本书可作为流程阀门教学人员和科研人员的参考书， 对从事流程阀门 产品设计和实际应用的工程技术人员也具有重要的借鉴和参考价值。
前言
本书字符含义
第 １ 章 绪论 ……………………………………………………………………… １
1 1 概述 ……………………………………………………………………… 1
1 2 阀门流阻特性 …………………………………………………………… 3
1 2 1 阀门流量特性 …………………………………………………………… 3
1 2 2 阀门流量系数 …………………………………………………………… 5
1 2 3 阀门阻力系数 …………………………………………………………… 6
1 3 流程阀门研究现状 ……………………………………………………… 6
1 3 1 单相工况 ………………………………………………………………… 7
1 3 2 含固两相工况 …………………………………………………………… 9
第 ２ 章 单相工况流程阀门数值计算方法…………………………………… １９
2 1 数值计算方程 …………………………………………………………… 19
2 1 1 流体流动控制方程 ……………………………………………………… 19
2 1 2 湍流模型 ……………………………………………………………… 20
2 1 3 壁面函数 ……………………………………………………………… 24
2 2 网格处理方法 …………………………………………………………… 25
2 3 数值计算策略 …………………………………………………………… 26
第 ３ 章 球阀流体动力学特性分析 …………………………………………… ２８
3 1 球阀启闭过程动态流体动力学特性 …………………………………… 28
3 1 1 物理模型和数值计算方案 ……………………………………………… 28
3 1 2 阀门特性实验…………………………………………………………… 29
3 1 3 球阀启闭过程流阻特性变化规律 ………………………………………… 30
3 1 4 球阀启闭过程内部流场变化规律 ………………………………………… 34
3 2 V 型球阀流体动力学特性 ……………………………………………… 37
3 2 1 数值模拟模型及计算方案 ……………………………………………… 37
3 2 2 阀门特性实验…………………………………………………………… 39
3 2 3 V 型球阀稳态特性 ……………………………………………………… 40
3 2 4 V 型球阀瞬态调控特性 ………………………………………………… 48
第 ４ 章 截止阀流体动力学特性分析 ………………………………………… ５５
4 1 普通截止阀流体动力学特性研究 ……………………………………… 55
4 1 1 数值模拟模型及计算方案 ……………………………………………… 55
4 1 2 数值模拟和实验对比 …………………………………………………… 58
4 1 3 截止阀内部二维瞬态流场 ……………………………………………… 60
4 1 4 截止阀内部三维稳态流场 ……………………………………………… 62
4 2 节流型截止阀流体动力学特性研究 …………………………………… 66
4 2 1 数值模拟模型及计算方案 ……………………………………………… 66
4 2 2 改进前后截止阀内部流场对比…………………………………………… 66
4 2 3 改进前后阀门流阻特性对比 …………………………………………… 68
4 3 阀芯结构变化对节流型截止阀流体动力学特性的影响 ……………… 73
4 3 1 阀门结构模型…………………………………………………………… 73
4 3 2 数值模拟和实验对比 …………………………………………………… 73
4 3 3 阀芯结构对节流型截止阀性能参数的影响 ……………………………… 75
4 3 4 阀芯结构对节流型截止阀内部流动特性的影响…………………………… 76
第 ５ 章 流程阀门含固两相流动及流致磨损数值计算方法 ……………… ８０
5 1 含固两相流动计算方法简介 …………………………………………… 80
5 2 基于欧拉￣ 拉格朗日方法的数值计算模型 …………………………… 81
5 2 1 连续相计算模型 ………………………………………………………… 81
5 2 2 离散相运动方程 ………………………………………………………… 81
5 2 3 颗粒和壁面的碰撞反弹模型 …………………………………………… 87
5 2 4 磨损计算模型…………………………………………………………… 88
5 3 数值计算策略 …………………………………………………………… 90
第 ６ 章 气固两相流程闸阀流动及磨损分析………………………………… ９２
6 1 全开状态下闸阀内部稀气固两相流动特性研究 ……………………… 93
6 1 1 物理模型和数值模拟方案 ……………………………………………… 93
6 1 2 数值模拟验证…………………………………………………………… 95
6 1 3 颗粒对气体流场的影响 ………………………………………………… 96
6 2 全开状态下闸阀稀气固两相流致磨损研究 …………………………… 99
6 2 1 物理模型及网格划分 …………………………………………………… 99
6 2 2 数值模拟验证 ………………………………………………………… 101
6 2 3 结果与讨论 …………………………………………………………… 104
6 3 闸阀不同开度下两相流致磨损研究 ………………………………… 113
6 3 1 物理模型和数值模拟方案 ……………………………………………… 113
6 3 2 数值模拟验证 ………………………………………………………… 115
6 3 3 闸阀两相流阻特性 …………………………………………………… 119
6 3 4 闸阀气固两相流动规律 ………………………………………………… 119
6 3 5 闸阀磨损分析 ………………………………………………………… 123
第 ７ 章 基于凹槽结构的闸阀磨损改进研究 ……………………………… １３０
7 1 数值模拟方案及验证 ………………………………………………… 130
7 1 1 物理模型 ……………………………………………………………… 130
7 1 2 数值模拟方案 ………………………………………………………… 130
7 1 3 数值模拟验证 ………………………………………………………… 132
7 2 水平放置凹槽结构两相流动及磨损分析 …………………………… 135
7 2 1 高度差对气流场的影响 ………………………………………………… 135
7 2 2 高度差对颗粒分布的影响 ……………………………………………… 137
7 2 3 高度差对磨损的影响 ………………………………………………… 138
7 3 倾斜放置凹槽结构两相流动及磨损分析 …………………………… 143
7 3 1 气相流场变化规律 …………………………………………………… 144
7 3 2 颗粒分布变化规律 …………………………………………………… 144
7 3 3 颗粒磨损变化规律 …………………………………………………… 148
7 4 凹槽结构两相流动及磨损实验研究 ………………………………… 152
7 4 1 实验方案 ……………………………………………………………… 153
7 4 2 凹槽结构内部颗粒分布特性 …………………………………………… 156
7 4 3 凹槽后壁面的磨损特征 ………………………………………………… 156
第 ８ 章 液固两相球阀流动及磨损分析 …………………………………… １６２
8 1 数值计算设置及验证 ………………………………………………… 162
8 1 1 流体计算域的建立和参数设置 ………………………………………… 162
8 1 2 实验方案 ……………………………………………………………… 164
8 1 3 数值模拟验证 ………………………………………………………… 165
8 2 球阀内部固液两相流动特性分析 …………………………………… 168
8 2 1 球阀固液两相流量系数 ………………………………………………… 168
8 2 2 固体颗粒对阀门内部流场的影响 ……………………………………… 169
8 2 3 固体颗粒分布规律 …………………………………………………… 169
8 3 球阀主要壁面的磨损特性 …………………………………………… 171
8 3 1 阀芯流道磨损特性 …………………………………………………… 171
8 3 2 阀芯下游管道磨损特性 ………………………………………………… 175
8 3 3 球体表面及阀体表面磨损特性 ………………………………………… 182
参考文献 ………………………………………………………………………… １８３
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