為研究插座閥芯關(guān)閉過程中內(nèi)部流場(chǎng)的瞬態(tài)演化以及閥芯所受液動(dòng)力大而導(dǎo)致延遲關(guān)閉的問題,運(yùn)用Fluent動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)和UDF對(duì)閥芯關(guān)閉過程中的插座內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬。建立了原始與改進(jìn)閥芯的插座模型,分析了不同閥芯固定開度下的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力以及阻力水頭損失情況,探討了閥芯關(guān)閉插座的瞬態(tài)演化過程以及該過程中閥芯所受的瞬態(tài)液動(dòng)力情況。分析結(jié)果表明,改進(jìn)閥芯所受到的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力和阻力水頭損失均比原始閥芯有所降低且在閥芯開度約為1.25mm時(shí)均出現(xiàn)迅速增加;在瞬態(tài)演化過程中改進(jìn)閥芯所受到的瞬態(tài)液動(dòng)力在6.50ms之前與原始閥芯基本相近,而在6.50ms后明顯小于原始閥芯所受到的瞬態(tài)液動(dòng)力且內(nèi)部流場(chǎng)變化平緩。因此,改進(jìn)后的閥芯對(duì)插座在短時(shí)間內(nèi)關(guān)閉而產(chǎn)生的延遲問題有著良好的改善。
【部分圖文】：

插座全開狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)，如圖1(a）所示。在閥芯頂端失去支撐和在復(fù)位彈簧的作用下閥芯向左移動(dòng)，此時(shí)閥芯將通路截?cái)鄰亩P(guān)閉插座。閥芯全開狀態(tài)下的△L=19.9181mm，建立閥芯不同開度下的幾何模型。閥芯全開狀態(tài)下插座流場(chǎng)的幾何模型，如圖1(b）所示。插座閥芯在關(guān)閉過程中受到彈簧力、液動(dòng)力和黏性阻力三者的共同作用，由于介質(zhì)的黏度較小，忽略黏性阻力，因此在插座的設(shè)計(jì)過程中彈簧力和液動(dòng)力的計(jì)算就變得尤為重要。利用Hooke定律可以確定彈簧力，而作用在閥芯上的液動(dòng)力難以用解析法求得；運(yùn)用Fluent軟件對(duì)適當(dāng)簡(jiǎn)化的原始和改進(jìn)閥芯的插座3D模型進(jìn)行數(shù)值模擬，得到關(guān)閉過程中作用在兩種閥芯上的液動(dòng)力和內(nèi)部流場(chǎng)情況，同時(shí)計(jì)算了不同開口條件下的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力和流阻情況，如圖2所示。

插座閥芯在關(guān)閉過程中受到彈簧力、液動(dòng)力和黏性阻力三者的共同作用，由于介質(zhì)的黏度較小，忽略黏性阻力，因此在插座的設(shè)計(jì)過程中彈簧力和液動(dòng)力的計(jì)算就變得尤為重要。利用Hooke定律可以確定彈簧力，而作用在閥芯上的液動(dòng)力難以用解析法求得；運(yùn)用Fluent軟件對(duì)適當(dāng)簡(jiǎn)化的原始和改進(jìn)閥芯的插座3D模型進(jìn)行數(shù)值模擬，得到關(guān)閉過程中作用在兩種閥芯上的液動(dòng)力和內(nèi)部流場(chǎng)情況，同時(shí)計(jì)算了不同開口條件下的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力和流阻情況，如圖2所示。3 數(shù)值方法及邊界條件

將上述不同開度下計(jì)算出的阻力水頭損失hw連成曲線，如圖3所示。由圖可知，隨著閥芯開度△L的減小，hw先經(jīng)過一段平緩增加過程，到達(dá)開度約為1.25mm時(shí)，hw增加速度迅速提升，由此可知，開度越大對(duì)降低流阻損失越有利；相比兩種閥芯結(jié)構(gòu)，改進(jìn)后的閥芯所在流域的阻力水頭損失總是略低于原始的閥芯所在流域的阻力水頭損失。4.2 不同開度下穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力
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