【續】調節閥流量特性分析及網孔型套筒閥優化計算

結果分析

由圖4（a）曲線可以發現，扇形閥的相對開度在0、0 • 7范圍內時，流量曲線略微下凹，表明這一行程范圍內流量變化速度先慢后快；而相對開度在0 • 7、1區間內時，幾乎與直線型重合，說明大開度下扇形模型具有直線型流量特性，流量線性變化。結果表明，扇形模型的流量特性曲線介于直線型和對數型之間，且十分接近直線型曲線。

由圖4（b）曲線可以發現，隨著開度的增加，曲線斜率逐漸增大。大致可分為3個區域：相對開度在0、0.4的區域附近時，曲線斜率小于1，流量變化速度緩慢；相對開度在0. 4、0 .5 的區域附近時，曲線斜率接近1，流量均勻變化；相對開度在0.5 、1時，曲線斜率大于1且迅速增大，流量變化速度加快。結果表明，環形模型的理想流量特性曲線接近對數型。

將兩種簡化模型的流量特性曲線進行對比，容易發現兩種不同結構的模型對應不同的流量特性：扇形模型的流通面積與行程之間是線性關系，其理想流量特性曲線接近直線型；而環形模型的流通面積與行程之間是平方關系，其理想流量特性曲線接近對數型。結果驗證了調節閥的流通面積分布是其流量特性的重要影響因素，而且其影響呈現出一定的規律性。

網孔式套筒調節閥流量特性分析

流通面積分布影響調節閥流量特性。根據這一思想，本文對一種網孔型套筒閥進行了優化，仿真i十算了優化前后兩種閥的流量特性，對比分析了兩者的調節特性。

本文選擇的網孔型套筒閥結構如圖5所示，通過調節伸縮筒的位置來控制流通面積，從而實現流量調節，伸縮筒從右向左運動，依次實現1、7列網孔過流。優化前的網孔，沿環向均勻分布直徑為30 mm的圓形孔，每列90個，如圖6(a)O而優化方案則通過改變網孔的分布來改變其流量特性，網孔數量從 1、7列依次遞增，分別為30、40、50、60、70、80、90個，如圖6（b)。

數值計算

管路直徑為1 200 mm，管路長度取閥前6 000 mm,閥后12 000 mm；由于模型結構相對復雜，故采用四面體網格與六面體網格相結合的方法進行網格劃分，對于網孔附近的區域，因其網孔小、前后壓差變化大，故而采取加密處理，總網格數量在 35、50萬之間，因加密區域范圍不同而異，網格劃分結果如圖7。分別計算并擬合出兩種閥的流量特性曲線，結果如圖8。

結果分析

優化前網孔型套筒閥的網孔均勻排列，流通面積隨行程線性分布，這一特點與第二節中的扇形模型一致。計算結果表明該型調節閥的流量特性曲線為直線型（如圖8中曲線l)，與扇形模型的近似。此閥具有直線型的調節特點，能滿足流量線性變化的系統需求。

優化后的調節閥的網孔數量隨開度的增加逐漸遞增，其流通面積與行程的關系為非線性，且介于線性關系和平方關系之間。計算結果表明其流量特性曲線為拋物線型（如圖8中曲線 2），介于直線型和對數型之間，對比第二節中兩種簡化模型，可以發現流量特性與流通面積分布的關系是相對應的。計算結果同時表明，此閥具有拋物線型流量特性的調節特點，較之優化前，此閥在小開度時流量變化緩慢，大開度時調節靈敏度較高，能滿足流量調節要求為拋物線型的系統需求。通過優化，該型網孔型套筒閥實現了更多的流量調節特性。

結語

• 不同流通面積一行程分布關系的調節閥，其流量特性具有各自的特點：扇形模型的流通面積與行程是線性關系，其理想流量特性曲線趨近于直線型；環形模型的流通面積與行程是平方關系，其理想流量特性曲線趨近于對數型（等百分比型）。可以預測，其他流通面積分布的調節閥也有與其相對應的流量.
• 優化前的網孔型套筒閥，網孔均勻分布，流通面積與行程是線性關系，結果表明其流量調節特性為直線型。優化后的調節閥，網孔數量逐漸遞增，流通面積與行程是非線性關系，且介于線性關系與平方關系之間，結果表明其流量特性曲線為拋物線形，介于直線型與對數型之間。與扇形和環形兩種簡化模型對比發現，優化前后兩種網孔型套筒閥的流量特性與面積分布的關系符合結論（1)所述的規律，證明了根據結論（1）對調節閥的流量特性進行優化的合理性。
• 通過改變伸縮筒上的網孔分布，優化了網孔型套筒閥的流量特性。可以預測，通過設計其他不同的網孔分布或網孔形狀，可以實現其他多種形式的流量特性，從而滿足不同的調節要求。