针对合川电站超超临界锅炉储水罐调节阀出现的严重汽蚀现象,基于两相空化流动方程和FLUENT流场数值模拟方法,对该调节阀及其管配系统的流场特性进行分析。将模拟结果与实际失效结果相比较并提出优化方案。结果表明:基于FLUENT的空化模型模拟结果与实际工程失效情况比较吻合,加长出口管道至4m后,在三通底板处速度降低71.4%,含汽量降低84.9%。该分析方法对储水罐调节阀设计有较好的指导作用,对促进其国产化进程也有积极意义。 运行后的阀座，图2为运行后管配三通底板冲蚀破坏局部放大图，从图2中可以看出，冲蚀破坏比较严重，所以对于该阀的流场分析很重要。图1调节阀在试验运行后的阀座图2三通底板汽蚀局部放大示意2失效分析及网格模型储水罐调节阀运行条件分为冷态清洗、快速升负荷、直流负荷前3个阶段。管配系统三通底板被击穿主要发生在升负荷至直流负荷前阶段，在该种工况下，阀门的开度为13．5%。对该阀门的结构分析知，阀门开度13．5%的情况下，此时阀门的节流作用较为明显，即流体会流过一个较小的喉口。根据流体力学知识可知，流体流过喉口时，流体速度增加，喉口两端压差增大，并且会使压力能转化为动能，在这个过程中只有少部分没有发生摩擦损耗。当压力降到介质饱和蒸汽压以下时，便会发生汽化现象。汽泡的产生会极大地影响介质的流动，同时，由于工作在高温高压下，在流动的过程中，还会伴随着气泡的生长与溃灭，当空泡溃灭时本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name，系统汽蚀特性分析-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港液压滚圆机滚弧机折弯机会产生很高的瞬时压强和冲击波并伴随着极大的冲击力［9，10］。分析原阀门工况可知，在311℃和9．99MPa下，介质处于一种亚临界状态。结合该结构参数，在阀门出口管直径和长度之比小于3的情况下，根据多相流体力学，可以算出临界流速大约为122．6m/s。在如此高的流速下，介质通过喉口后到达三通底板处的时间是非常短暂的。图3为阀门结构简图，图中的三通底板处即是破坏的地方。从前面的分析可知，高温高压下介质经过笼罩再通过喉口后产生汽化现象，使得流动情况变得复杂，所以整个流场特性分析对于阀门尤为重要。文中基于Fluent两相流动方程，采用三维模型进行流场分析。考虑到计算节点以及模型的结构特征，文中采用半模型分析。采用适应性四面体网格，由于阀杆附近流体区域流场复杂，该区域网格加?可以算出临界流速大约为122．6m/s。在如此高的流速下，介质通过喉口后到达三通底板处的时间是非常短暂的。图3为阀门结构简图，图中的三通底板处即是破坏的地方。从前面的分析可知，高温高压下介质经过笼罩再通过喉口后产生汽化现象，使得流动情况变得复杂，所以整个流场特性分析对于阀门尤为重要。文中基于Fluent两相流动方程，采用三维模型进行流场分析。考虑到计算节点以及模型的结构特征，文中采用半模型分析。采用适应性四面体网格，由于阀杆附近流体区域流场复杂，该区域网格加密得到网格模型如图4所示。在模拟过程中，划分网格数为1485959，网格尺寸为10mm，在此情况下，网格数再增加对流场分布几乎无影响。图3储水罐调节阀结构示意图4流体网格模型阀门在工作时，进出口压力及温度给定，文中就阀门破坏时的工况进行分析，此时工况参数为如表1所示。表1储水罐调节阀主要工况参数工况参数数值阀门开度13．5%进口温度(K)586密度(kg/m3)688．43动力粘度［kg/(m·s)］8．719×10－5进口压力(MPa)9．99出口压力(MPa)0．367质量流(×103kg/h)198饱和蒸汽压(MPa)9．8注:介质为水。2016年第44卷第2期流体机械25系统汽蚀特性分析-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港液压滚圆机滚弧机折弯机本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name