FLUENT动网格技术在核级定压差止回阀上的应用

=
fx
-
关键词：止回阀；动网格；定压差；FLUENT
中图分类号：TH138
文献标志码：A
Application of Fluent Dynamic Mesh Technology in the Nuclear Grade Constant Pressure Check Valve
Chen Zhijie，Zhang Lei，Gu Haojie
收稿日期： 2018-11-01
Gb ——由于浮力引起的湍动能 k 的产生项； Prt ——湍动普朗特数，在标准 k-ε 和 Realizable k-ε 湍流
模型中 Prt =0.85； gi ——重力加速度在 i 方向上的分量 ; β ——热膨胀系数 ; YM ——可压缩湍流中脉动扩张的贡献。
0 引言
核级定压差止回阀，在核电厂应急柴油机发 电机组润滑油系统中，建立系统背压，为柴油机建 立润滑油封压力。由于阀门压力损失为定值且要 求控制精度高，不适宜采用阀杆直接限制阀瓣开
陈志杰，等：基于 FLUENT 动网格技术在核级定压差止回阀上的应用
35
启高度的方式，而采用弹簧作为阀杆与阀瓣中间 的“调节器”，实现精准调节。因此计算运行工况
围下的压力损失，并与试验值进行对比；同时分析了该止回阀内腔的流动特性和阀瓣的运动特性。结果表明：标准 k-ε 和
Realizable k-ε 湍流模型计算结果与试验值偏差较小，其精度满足一般工程要求，且 Realizable k-ε 湍流模型更接近试验值；
采用弹簧间节控制阀瓣的方法，可以实现阀门压力损失的精准调节，且该结构更有利于系统的稳定。
34 第 47 卷第 7 期 doi：10.3969/j.issn.1005-0329.2019.07.007
流 体 机 械
2019 年 7 月
FLUENT 动网格技术在核级定压差止回阀上的应用
陈志杰，张 磊 , 顾浩杰
（中船重工特种设备有限责任公司，武汉 430063）
摘 要：基于 FLUENT 动网格技术，在标准 k-ε 和 Realizable k-ε 两种湍流模型下，计算核级定压差止回阀在不同调节范
其中
Gk
=
-ρ ui'u'j
∂ui ∂x j
∂vx ∂t
+ vx
∂vx ∂x
+ vy
∂vx ∂y
+ vz
∂vx ∂z
=
fx
-
1 ρ
∂p x
+
v
∂2 vx ∂2x
+ ∂2 vx ∂2y
+ ∂2 vx ∂2 z
Gb
= β gi
µ t
Prt
∂T ∂xi
vx
∂vx ∂x
+
vy
∂vx ∂y
+
vz
∂vx ∂z
( ) ( ) ( ) ∂
∂t
ρε
+∂ ∂xi
ρε ui
=
∂ ∂x j
µ
µ +t
C1ε
ε k
Gk + C3ε Gb
-
( ) ( ) ( ) 下阀瓣的实时开度，成为设计上的关键点∂。ρε ∂t 1 数学模型
+∂ ∂xi
ρε ui
=
∂ ∂x j
µ
+
µ t
σε
∂ε ∂xj
（Special Equipment Co.，Ltd.，CSIC，Wuhan 430063，China）
Abstract：In this paper，based on Fluent dynamic mesh technology，the pressure losses of the nuclear grade constant pressure check valve in different regulation range were calculated with the standard k- ε and realizable k- ε turbulence models，and were compared with the experimental data. Also，the flow characteristics of the valve chamber and the motion characteristics of the valve disc were analyzed. The results show that the deviation between the calculation results and the experimental values on the k-εand realizable k-ε turbulence models was relatively small，the accuracy meets general engineering requirements，and the realizable k-ε was closer the experimental values：The method of controlling the valve disc by spring indirectly could achieve precise adjustment of the valve pressure loss，and this structure was more beneficial to the system stability. Key words：check valve；dynamic mesh；constant pressure；FLUENT
符号说明：
v ——阀瓣运动速度； t ——阀瓣运动时间； f ——阀瓣所受合力； m ——阀瓣质量； P ——阀瓣所受介质静压； ρ ——介质密度； vf ——介质冲击阀瓣表面的法向速度； A ——阀瓣与介质接触外表面积； g ——重力加速度； k ——弹簧刚度； z ——弹簧行程； Gk ——由于平均速度梯度引起的湍动能 k 的产生项；
+ C1ε
ε k
Gk + C3ε Gb
- C2ε ρ
ε2 k
+ Sε
( ) ( ) ( ) ∂
1.1∂t
ρε + ∂ 控制方∂程xi
ρε ui
=
∂ ∂x j
µ
+
µ t
σε
∂ε ∂xj
+ C1ε
ε k
Gk + C3ε Gb
- C2ε ρ
ε2 k
+ Sε
（6）
阀门进出口内区域构成了控制体，其直角坐 标系下的运动方程为：