[發明專利]一種套筒閥流量特性預測方法

有效

• 申請號: 201910949982.1
• 申請日: 2019-10-08
• 公開（公告）號: CN110765559B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 錢錦遠;吳嘉懿;金志江
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/28;G06T17/20;G06F119/14
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發明公開了一種套筒閥流量特性預測方法。預測方法基于數值模擬，對套筒閥在工作條件下的流量特性進行了預測，避免了反復的理論計算與實驗校正，大大簡化了套筒閥流量特性預測流程。同時，針對一系列由同一基礎形狀演化而來的節流窗口形狀，本發明提出了節流窗口形狀系數進行量化定義，僅對具有其中幾種節流窗口形狀的套筒閥進行計算，即可獲得擬合公式，從而對具有整個系列節流窗口形狀的套筒閥的流量特性進行預測，節省了大量的人力與物力成本。

技術領域

本發明涉及套筒閥流量特性預測，尤其涉及一種基于數值模擬的套筒閥流量特性預測方法。

背景技術

流量調節閥是過程系統中用動力操作改變流體流量的裝置。顧名思義，流量調節閥能夠通過調節閥門開度從而實現控制閥門流量的目的。然而，除了實現調節流量大小的功能外，流量調節閥更為核心的目標是使閥門開度變化的過程中，流量的變化趨勢符合一定的規律，從而滿足下游的工藝需求。隨著閥門開度變化，流量調節閥流量變化的規律稱為流量特性。

套筒閥是一種常見的流量調節閥，其通過在套筒上開設不同形狀的節流窗口實現不同的流量特性。在傳統的套筒閥設計中，為了使設計方法可行，進行了大量的簡化，引入了一系列假設。因此一次設計計算結果往往與真實解有較大的偏差，從而需要進行反復的理論計算與實驗校正。在這種循環工作中，浪費了大量的人力物力。同時，一個設計方案往往只能針對具有一種特定節流窗口形狀的套筒閥。當節流窗口形狀發生變化，即使是基于同一種基礎形狀的系列化演化形狀，設計方案也需要重新制定。這也給設計人員帶來了極大的不便。

數值模擬，又稱為數值分析方法，是一種依靠計算機程序獲得符合精度需要的數學模型近似解的方法。將數值模擬運用于閥門設計，一方面可以在理論計算中盡量減少簡化與假設，從而使計算結果盡量貼近真實解，進而避免了反復試算與校正；另一方面，幾乎不需要進行實驗校正，從而節省了大量的經濟成本。當前，雖然將數值模擬運用于閥門設計已有一定的基礎，但針對套筒閥流量特性預測的文獻仍少見報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種套筒閥流量特性預測方法，能夠在預測套筒閥流量特性的同時避免反復的理論計算與實驗校正。更進一步地，針對一系列由同一基礎形狀演化而來的節流窗口形狀，本發明提出了節流窗口形狀系數進行量化定義，僅對具有其中幾種節流窗口形狀的套筒閥進行計算，即可獲得擬合公式，從而對具有整個系列節流窗口形狀的套筒閥的流量特性進行預測。

本發明具體采用的技術方案如下：

一種套筒閥流量特性預測方法，該方法實施步驟依次為：

S1：根據原始套筒閥設計文件，在三維建模軟件中構建套筒閥三維結構模型；當套筒閥相對于套筒閥縱剖面幾何對稱時，所述的套筒閥三維結構模型為完整的套筒閥模型或相對于縱剖面的1/2套筒閥模型；當套筒閥相對于套筒閥縱剖面幾何不對稱時，所述的套筒閥三維結構模型為完整的套筒閥模型；套筒閥縱剖面是閥門進口面中心點和出口面中心點的連線與套筒軸線所在的平面；

S2：定義在閥芯運動軌跡上，閥芯完全遮擋節流窗口，使套筒閥完全關閉的位置為0位置；任意時刻，在閥芯運動軌跡上，閥芯相對于0位置的位移為閥芯行程L；定義在閥芯運動軌跡上，閥芯完全無法遮擋節流窗口，使套筒閥完全開啟的位置為最大行程位置，對應的閥芯行程為閥芯額定行程L_s；定義閥芯行程L與閥芯額定行程L_s的比值為閥芯相對行程ι：

S3：在三維建模軟件中，調整閥芯相對于套筒的位置，使i為大于5的正整數；