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3.1.2流动力学的分析流程 13
3.2 SolidWorks建模 14
3.2.1 solidworks模块简介 14
3.2.2阀体几何建模 14
3.2.3 流道几何建模 15
3.3网格划分 15
3.3.1 workbench-mesh简介 15
3.3.2网格模型 16
3.4节流阀流场分析 16
3.4.1流场理论模拟相关数据 16
3.4.2边界条件 17
3.4.3 fluent求解 17
3.4.4 求解结果 18
3.4.5流场分析 26
3.5 节流阀流场理论模拟小结 26
4实验与理论模拟的比较 28
4.1流阻特性曲线和压降曲线 28
4.2比较结果分析 29
4.3误差分析 30
4.4实验与理论比较总结 30
5优化模拟 31
5.1优化后的结构 31
5.1.1优化后阀体结构 31
5.1.2阀芯结构 31
5.1.3流道建模 32
5.2网格划分 32
5.3fluent计算 32
5.4计算结果 32
5.4.1相同速度下不同开度的流场分布图 33
5.4.2全开情况下不同流速的流场分布图 35
5.4.3同流速下不同开度的湍动能分布图 37
5.5优化前后的比较结果 40
5.5.1流阻特性和压降 40
5.5.2优化前后比较结果总结 42
参考文献 45
1绪论
1.1 课题背景与意义
为管道流动中的控制元件，阀门的基本功能是用来接通、切断管路中介质的流通。利用阀门可以有效的改变介质在管路中的流动方向，调节管路中介质的流量和压力，以及保护管路系统在安全的情况下运行。阀门品种繁多，应用极广，尤其在动力、机械、化工、水利、船舶、航空以及城市给排水等许多领域大量应用。
随着科技的进步，国内外阀门技术的发展都非常迅速，工程应用对阀门的质量要求也越来越高。阀门的水力特性对于阀门的作设计尤为重要。然而阀门流道中普遍存在的湍流、分离、气穴和水击等，使得阀门水力特性的理论分析与预测存在很大的困难，而这些复杂的现象却是影响阀门性能的关键因素。对于应用于这种环境中的阀门，必须具有相应的抗破坏能力来避免流体对密封副瞬时的冲破。在很长一段时间内，阀门水力特性的研究差不多全靠试验测定。设计人员的主要依据来源是由大量实验归纳总结得到的数据、图表及经验公式。然而，现代工业中种类繁多的阀门，即使同一类型的内部结构在不同的使用领域里也会存在较大差异，加之产品的更新过快。因此，仅凭以往产品的试验结果获得的数据和资料来设计新产品会造成一定程度上的误差。这将会在阀门新产品开发、技术提高等方面形成很大约束。
而本实验所研究的对象节流阀是液压系统常用阀，应用的场合有很多，常用来控制液压缸或马达运动速度，通常是通过启闭件的运动改变阀内通路截面积用于调节流量、压力对液压系统的流速产生影响，故而，节流阀性能对液压系统调速性能有很大影响。基本用于液压、气动，油田钻井、测试、固井等场合。具体应用比如火箭发动机的推力与混合控制装置中进行流量比例调节与控制[1]；油田钻井中控制井底压力[2]；地暖温控系统中调节流量等。还有很多相关的3D（CFD）理论研究。
本课题研究的是地暖中常用的节流阀，流通介质是水，即通过调节流量来控制供暖系统的供热量，所以节流阀的性能会影响供暖系统的性能，但这里只单一研究节流阀的流场分布，与温控相关性不大，这里只需要手动操作。
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