煤液化调节阀流场演变特性的测试与分析.pdf

第44卷第2期振动、测试与诊断Vol.44No.2

2024年4月JournalofVibration，MeasurementDiagnosisApr.2024

DOI:10.16450/j.cnki.issn.1004⁃6801.2024.02.016

煤液化调节阀流场演变特性的测试与分析∗

1121111

刘秀梅，彭佳佳，贺杰，李贝贝，张雨佳，向少斌，刘威威

（1.中国矿业大学机电工程学院徐州，221116）

（2.徐州工程学院电气与控制工程学院徐州，221018）

摘要利用粒子图像测速技术（particleimagevelocimetry，简称PIV）和涡量分析原理对调节阀不同工况下的流场

信息进行测量，研究了进口压力对液压调节阀速度场、涡量场及湍动能的影响。结果表明：调节阀节流口处有对冲

射流，其在阀芯头部下游汇合后形成向下游的整体喷射；节流口下游的油液轴向速度先减小后增大，在喉部末尾处

附近趋于稳定；在靠近壁面区域油液径向流动速度都较低，在流道中心区域流动速度较高；阀芯头部和下游流道存

在由速度梯度引起的介质回流旋涡，高涡量区域主要分布在阀芯头部和壁面处，强的正涡与负涡呈2条斜形宽带分

布；阀芯头部为高涡量区且具有贴壁特征，壁面附近高涡量区向下游延展；随着调节阀进口压力的增大，阀口流量、

流场高速分布区域、旋涡的强度和尺度以及湍动能均随之增大。

关键词调节阀；粒子图像测速；速度场；涡量场；湍动能

中图分类号TH137.52；TH69

引言研究了换向阀工作过程中流体速度沿圆周方向的分

［8］

布规律。杨志达等将动网格技术应用到止回阀内

煤液化调节阀作为煤液化系统中的核心零件，部流场的模拟中，获取了阀头、阀座的速度变化，解

当传输油煤浆时，往往会出现气蚀、泄露等现象，严决了阀门关闭时内部流场瞬时变化的问题。訚耀保

［1⁃2］

重的会导致整个煤液化系统处于无法运行状态。［9］

等采用计算流体动力学与冲蚀理论，研究了固体

调节阀具有较为复杂的内部流道结构，流体在流经颗粒的速度等参数对射流管伺服阀冲蚀磨损的影

这些突然收缩和扩张的流道时会产生旋涡、回流等响，研究结果表明，高速射流会使伺服阀出现增重或

［3］［10］

流动现象，严重影响调节阀的工作性能及使用寿失重现象。魏丹等研究了不同开度下的调节阀流

命。目前，国内煤液化调节阀使用寿命从1个月到场情况，获取了速度分布的可视化图像，并分析得到

半年不等，且大多数依赖进口。因此，为保证煤液化［11］