调压阀流体空化特性仿真及影响因素分析

摘要

针对船用二级调压阀空化问题,建立流域瞬态仿真模型,结合Singhal空化模型和标准k-ε湍流模型对调压阀流体空化现象进行数值模拟,通过流场气体体积分数分析,得出了流体空化强度及分布形态的演变规律,通过流体速度场和压力场分析,阐明了空化演变过程调压阀流场特性,进而研究了开度、流量和背压对调压阀流体空化现象的影响规律。结果表明:在空化初生阶段,节流口处压力梯度大且流速高达69.89 m/s,形成冲击射流,在节流口和阀芯壁面处产生固定型空化;在空化发展阶段,壁面处空化强度增强,范围变大,局部气体体积分数可达80%以上;在空化溃灭阶段,固定型空化尾部受到湍流影响逐渐脱落,并向下游移动随后溃灭,局部气体体积分数逐渐降至0;调压阀开度或背压增大使得流体空化强度减弱且范围减小,流量增大致使流场空化强度增强且范围增大。