流程阀门流体动力学

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？

朱祖超，男，1966年生，工学博士、教授、博导，钱江特聘教授，现为浙江理工大学流体传输系统技术国家地方联合工程实验室主任，主要从事流体传输技术的理论研究和工程应用开发。主持国家自然科学基金和国家863计划等项目20多项，作为第一完成人获国家科技进步二等奖1项和省部级科技进步二等奖4项，曾获教育部新世纪人才培养人员、高等院校霍英东优秀青年教师奖、浙江省有突出贡献中青年专家、151人才重点资助人员、青少年英才一等奖和优秀博士后等荣誉称号。

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 ………………………………………… 303？？ 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 ……………………………………………………………… 1537？？ 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