[发明专利]一种基于阀门压差的阀门流量预测方法

权利要求书

1.一种基于阀门压差的阀门流量预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101、确定流体物性；根据所选流经阀门的流体，确定流体的物性参数，如密度(Kg/m³)、动力粘性(m²/s)；

S103、确定阀门流量系数曲线方程；阀门流量系数曲线方程一般通过两种方法获得，一种是查阀门手册，可以快速读取阀门流量系数曲线方程；另外一种可以通过数值模拟的方法得到阀门流量系数曲线方程；

S1031、建立流道模型；建立所要模拟阀门模型，设置阀门相对开度M为5％，对模型流体区域进行抽取，获得流道模型，流道模型特征在于：所述流道模型为进口管长为五倍管径、出口管长为十倍管径的蝶阀；

S1032、网格无关性验证；对流道模型进行网格划分，比较不同网格模型下流道中的流量系数，选取符合要求的网格模型；

S105、测量阀前压力P₁^*和阀后压力后P₂^*，从而计算阀门前后的压力差，计算公式如下：

其中ΔP表示流体流经阀门的压力差，单位为百帕斯卡；P₁^*表示测得的流体流经阀前五倍管径处的压力，单位为帕斯卡；P₂^*表示测得的流体流经阀后十倍管径处的压力，单位为帕斯卡；

S107、预测阀门流量；确定阀门相对开度M，根据阀门流量系数曲线方程确定流量系数K_v^*，从而计算得到阀门的流量Q^*，计算公式如下：

其中Q^*表示预测的阀门流量，单位为立方米每小时；K_v^*表示根据所得阀门流量系数曲线方程得到阀门流量系数；ρ^*表示流体密度，单位为千克每立方米，ΔP表示流体流经阀前五倍管径和阀后十倍管径处的压差，单位为百帕斯卡。

2.根据权利要求1所述的一种基于阀门压差的阀门流量预测方法，其特征在于，选取符合要求的网格模型具体实施包括以下步骤；

S1033、根据流道模型的局部特征，绘制不同数量网格数的流道网格，确保网格质量大于0.3，将所有流道网格按网格数按升序进行排序，比较相邻网格数下的流量系数，相邻网格数下流量系数的偏差在以内的网格即为符合要求的网格模型；

S1034、数值模拟计算，将符合要求的网格模型导入ANSYS-FLUENT软件进行数值模拟计算。

S1032、网格无关性验证；对流道模型进行网格划分，比较不同网格模型下流道中的流量系数，选取符合要求的网格模型；

S1035、设置边界条件；当阀门实际工作条件明确时，根据实际工作条件设置边界条件；当阀门实际工作条件不明确时，设置进口边界条件为压力进口(压力值为0.1MPa)，出口边界条件为压力出口(压力值为0MPa)，其余边界设置为无滑移的壁面边界条件；

S1036、求解设置；求解方法选用SIMPLE算法，其中SIMPLE算法中的梯度离散方式采用基于单元体的最小二乘法，SIMPLE算法中的压力、动量、能量离散方式均采用二阶迎风格式，初始化设置为全局初始化，设置求解残差和迭代步数，确保求解收敛有效；

S1037、输出计算结果；在ANSYS-FLUENT软件后处理中，导出阀门流量系数和进出口压力。

3.根据权利要求2所述的一种基于阀门压差的阀门流量预测方法，其特征在于，所述步骤S1034具体实施步骤如下：

S10341、定义求解器；求解器类型采用基于压力的求解器，时间类型设置为稳态计算方式，求解器的速度方程采用相对速度，操作压力设置为当地大气压；

S10342、选择计算模型；根据流体的流动状态，选择不同的计算模型，其步骤如下：

S103421、当雷诺数低于2300，选择层流模型，使用Laminar层流模型；

S103422、当雷诺数大于2300，选择Standard湍流模型。