蒸汽球閥閥口型線對(duì)閥體振動(dòng)噪聲影響的數(shù)值研究

中圖分類號(hào)：TH134 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Abstract： Aiming at the problem of flow induced vibration and noise of V-type steam ball valves， a coupled acoustic-vibration simulation method was used to study the influence of valve port profile on the flow field structure in the valve and the noise radiated from the valve body and pipeline. The numerical results show that， in terms of flow field inside the valve， the modified Type A spool has improved flow characteristics compared to the original Type B model，with enhanced flow performance.Meanwhile， the flow velocity inthe valve increases from 310m/s to 320m/s after modification， with more uniform steam flow distribution. Concerning noise radiated from valve bodies and pipelines，the sound pressure level distribution contours of all three steam ball valves exhibit symmetrical distribution along the pipeline， with broadband characteristics in their noise spectra.At the characteristic peak value， the sound pressure level of Type A spool is 76.70dB ， which is 8.43 dB lower than that of Type B. The findings demonstrate that optimizing the valve port profile parameters is a feasible approach for noise reduction.

Keywords： V-type ball valve; flow characteristics; jet flow; vibration and noise; acoustic-vibration coupling

V型球閥是一種具有結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)節(jié)范圍廣、可調(diào)比例可以達(dá)到100：1等優(yōu)良調(diào)節(jié)性能的特殊球閥[1]。除此之外，閥芯獨(dú)有的V型開(kāi)口也能很好地保障V型球閥在小開(kāi)度下的調(diào)節(jié)性能。

隨著工業(yè)化程度的提高，V型球閥的使用更為廣泛，主要應(yīng)用于艦船、冶金、化工等領(lǐng)域2。而球閥在使用的過(guò)程中往往會(huì)伴隨有強(qiáng)烈的噪聲，這會(huì)對(duì)工作人員以及周圍環(huán)境造成嚴(yán)重危害。因此，對(duì)球閥內(nèi)部流場(chǎng)結(jié)構(gòu)及其誘發(fā)振動(dòng)噪聲的機(jī)理和規(guī)律性開(kāi)展研究具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。首先，針對(duì)閥門流動(dòng)問(wèn)題，鄭建光等[3通過(guò)試驗(yàn)探究了電動(dòng)球閥的流量特性，得到管路中壓力和流量之間的關(guān)系，并由此推導(dǎo)出球閥開(kāi)度與流通面積之間的變化規(guī)律。龔禹等4采用 k-ε 湍流模型對(duì)不同設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)球閥在不同工況下的流阻系數(shù)進(jìn)行了研究。王鵬等[5]采用SST k-ω 湍流模型對(duì)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥穩(wěn)態(tài)蒸汽流場(chǎng)進(jìn)行了研究。何忠華等分析了球閥開(kāi)度與流通面積的關(guān)系。此外，針對(duì)閥門噪聲問(wèn)題，婁燕鵬指出閥內(nèi)噪聲是由湍流壓力脈動(dòng)引起，為得到聲源信息要先對(duì)閥內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。孫長(zhǎng)周等[8]對(duì)內(nèi)部湍流作用下調(diào)節(jié)閥外噪聲的預(yù)測(cè)進(jìn)行了研究，通過(guò)數(shù)值模擬驗(yàn)證了優(yōu)化結(jié)構(gòu)的降噪效果。劉磊等將閥門的閥口型線由原來(lái)的沖擊射流型轉(zhuǎn)變?yōu)楦奖谏淞餍?，從而有效降低了閥門的流阻系數(shù)，間接降低了氣動(dòng)噪聲的聲壓級(jí)，實(shí)現(xiàn)了降噪優(yōu)化處理。司喬瑞等[1°利用Lighthill聲類比理論對(duì)泵內(nèi)的流致噪聲進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)聲學(xué)有限元法能考慮到團(tuán)流噪聲的各種聲源，且對(duì)泵內(nèi)寬頻噪聲問(wèn)題的研究更具優(yōu)勢(shì)。徐野等[11]基于計(jì)算流體力學(xué)（CFD）方法和流固耦合計(jì)算方法對(duì)彈性水翼流致噪聲進(jìn)行了計(jì)算和分析。結(jié)果表明，流致噪聲主要由壓力脈動(dòng)決定，振動(dòng)噪聲主要由結(jié)構(gòu)固有特性和激勵(lì)力共同決定。馬尊領(lǐng)等[12]在對(duì)離心泵輻射噪聲進(jìn)行研究時(shí)指出，泵殼的結(jié)構(gòu)振動(dòng)模態(tài)對(duì)輻射噪聲計(jì)算有顯著影響。

目前，對(duì)于V型調(diào)節(jié)球閥的研究都是以液體為介質(zhì)，主要對(duì)其內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值分析，同時(shí)在管后增設(shè)多孔板來(lái)實(shí)現(xiàn)降噪優(yōu)化處理，而從閥芯結(jié)構(gòu)進(jìn)行改型的研究較少。同時(shí)，上述文獻(xiàn)也表明，采用聯(lián)合仿真方法得出的計(jì)算結(jié)果更加符合實(shí)際情況。因此，本文基于聲振耦合的方法對(duì)V型半球閥的聲振特性進(jìn)行數(shù)值模擬，同時(shí)考慮不同閥口型線參數(shù)對(duì)于閥體管道輻射噪聲的影響。

1 物理模型

V型球閥是一種具有直角回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)閥，主要由閥芯、閥體及閥桿等部件組成。該閥在使用時(shí)通過(guò)其閥芯隨閥桿轉(zhuǎn)動(dòng) 90^° 來(lái)實(shí)現(xiàn)啟閉過(guò)程。以DN37V型半球閥為研究對(duì)象，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 數(shù)值計(jì)算

2.1 網(wǎng)格劃分及無(wú)關(guān)性驗(yàn)證

為保證V型蒸汽球閥進(jìn)口流速均勻和閥后流動(dòng)得到充分發(fā)展，在球閥進(jìn)、出口分別添加長(zhǎng)度為3倍管徑和5倍管徑的延長(zhǎng)段。V型蒸汽球閥內(nèi)部流體域比較復(fù)雜，因此將球閥模型分塊后利用AnsysICEM軟件并采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格與非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格混合的方法進(jìn)行網(wǎng)格劃分，同時(shí)為保證準(zhǔn)確捕捉邊界層流動(dòng)，將第一層網(wǎng)格高度設(shè)置為0.06mm ，網(wǎng)格增長(zhǎng)率為1.2，并對(duì)閥芯和局部間隙進(jìn)行加密處理。圖2為流體域網(wǎng)格示意圖。

以V型球閥 50% 開(kāi)度時(shí)的出口質(zhì)量流量作為判斷標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證結(jié)果如圖3所示。可以看出，質(zhì)量流量隨著網(wǎng)格數(shù)增大逐漸平穩(wěn)，當(dāng)網(wǎng)格數(shù)增大到600萬(wàn)時(shí)計(jì)算結(jié)果基本穩(wěn)定?？紤]到時(shí)間成本和計(jì)算精度，最終確定網(wǎng)格數(shù)為650萬(wàn)。

2.2 可靠性驗(yàn)證

為了進(jìn)一步驗(yàn)證本文數(shù)值計(jì)算結(jié)果的可靠性，將其與文獻(xiàn)[13]中實(shí)驗(yàn)測(cè)得的流量特性曲線進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果如圖4所示。圖5為實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)采用的調(diào)節(jié)閥閥體。從圖4可以看出，在設(shè)定的4種不同進(jìn)口壓力下V型球閥的流量特性曲線的實(shí)驗(yàn)值與模擬值擬合效果較好。這表明針對(duì)V型球閥內(nèi)部流動(dòng)特性的數(shù)值模擬方法是可行的。

實(shí)驗(yàn)測(cè)試前首先確認(rèn)場(chǎng)地供水、供電及蒸汽 系統(tǒng)滿足實(shí)驗(yàn)臺(tái)架系統(tǒng)的要求。

（1）打開(kāi)蒸汽源釋放高溫蒸汽。待溫度和壓 力穩(wěn)定后，將調(diào)節(jié)閥調(diào)至 50% 開(kāi)度，出口壓力 穩(wěn)定在 1.7MPa ，進(jìn)口壓力調(diào)整為 2MPa 。

（2）觀察流量計(jì)的數(shù)值，待其穩(wěn)定后記錄一次蒸汽流量。（3）逐漸增大調(diào)節(jié)閥的進(jìn)口壓力（按實(shí)驗(yàn)選定的4種不同進(jìn)口壓力工況）。（4）保持蒸汽管路全開(kāi)，關(guān)閉蒸汽源，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

2.3 流場(chǎng)計(jì)算設(shè)置

穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)的邊界條件設(shè)置為：進(jìn)口總壓為2.1MPa ，出口靜壓為 1.8MPa ，進(jìn)口溫度為489K 。內(nèi)部流動(dòng)介質(zhì)為飽和水蒸氣，因此運(yùn)用IAPW-IF97水蒸氣參數(shù)公式計(jì)算介質(zhì)熱物性。其余各固體壁面均為無(wú)滑移壁面條件，數(shù)值模擬的湍流模型選用 k-ω 模型。

為得到后續(xù)聲場(chǎng)計(jì)算所需的時(shí)域聲源信息，在穩(wěn)態(tài)計(jì)算收斂的基礎(chǔ)上進(jìn)行瞬態(tài)模擬。瞬態(tài)模擬采用LES（largeeddy simulation）方法進(jìn)行計(jì)算，時(shí)間步長(zhǎng)設(shè)為 5×10^-5： ，計(jì)算6000步。根據(jù)采樣定律最大分析頻率可達(dá)到 10kHz 。計(jì)算時(shí)輸出壁面聲源信息，以便用于后續(xù)聲振耦合分析。

2.4聲場(chǎng)計(jì)算設(shè)置

輻射噪聲計(jì)算采用有限元法FEM（finiteelementmethod）。在LMSVirtual.Lab軟件中導(dǎo)入瞬態(tài)流場(chǎng)計(jì)算得到的壁面聲源信息，利用快速傅里葉變換將流場(chǎng)信息轉(zhuǎn)換為頻域信息，并將其映射至流體域表面網(wǎng)格上得到壁面壓力脈動(dòng)。同時(shí)，導(dǎo)人結(jié)構(gòu)模態(tài)數(shù)據(jù)用于聲振耦合計(jì)算。為模擬噪聲在長(zhǎng)管道中的傳播情況，將管道進(jìn)、出口定義為全吸聲屬性。定義管閥系統(tǒng)內(nèi)表面為聲振耦合面，外部聲場(chǎng)域介質(zhì)為空氣。

聲音作用于結(jié)構(gòu)上的聲壓載荷可以看作是附加的法相載荷。該結(jié)構(gòu)模型的動(dòng)力學(xué)方程為

（K_s+jωC_s-ω²M_s）?u_i+K_c?p_i=F_si

式中： K_s 、 M_s 和 c_s 分別為結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上未受到約束部分的剛度矩陣、質(zhì)量矩陣和阻尼矩陣；K_c 為耦合剛度矩陣； u_i 為未知結(jié)構(gòu)振速； p_i 為未知節(jié)點(diǎn)聲壓； F_si 為結(jié)構(gòu)激勵(lì)載荷； ω 為聲波的圓頻率； i 表示第 i 個(gè)單元； j 為虛數(shù)單元。

在流體與結(jié)構(gòu)耦合處，結(jié)構(gòu)法線方向的振動(dòng)速度與流體的振動(dòng)速度相同。因此，在邊界處，結(jié)構(gòu)的振動(dòng)速度可以看作是聲音的附加速度輸人。此時(shí)聲學(xué)方程為

（K_a+jωC_a-ω²M_a）?p_i-ω²M_c?u_i=F_ai

式中： K_a 、 M_a 、 C_a 分別為激勵(lì)載荷結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)上 的剛度矩陣、質(zhì)量矩陣和阻尼矩陣； M_c 為耦合 質(zhì)量矩陣； F_ai 為激勵(lì)載荷； （K_a+jωC_a-ω²M_a） 為稀疏矩陣。

式中： K₀ 為耦合矩陣； ρ₀ 為流體密度。

將非定常激勵(lì)力加載到固液交界面上，可以根據(jù)上述結(jié)構(gòu)和流體相互耦合的離散化矩陣方程得到結(jié)構(gòu)表面上任意節(jié)點(diǎn)的振動(dòng)速度和聲壓。圖6為閥體管路結(jié)構(gòu)模型。

根據(jù)《實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測(cè)量液動(dòng)流流經(jīng)控制閥產(chǎn)生的噪聲》中關(guān)于噪聲監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置的規(guī)定，將 A 、B 、C、 D4 個(gè)噪聲監(jiān)測(cè)點(diǎn)分別設(shè)置在閥四周且距離管道外壁面 1m 處[14]?？紤]到人耳聽(tīng)力頻率范圍通常為 20～20000Hz ，過(guò)高頻率的聲學(xué)數(shù)據(jù)對(duì)液壓調(diào)節(jié)閥振動(dòng)噪聲的貢獻(xiàn)量很小，因此，本文聲學(xué)分析時(shí)頻率上限取 10000Hz 。計(jì)算時(shí)所用的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格、聲學(xué)網(wǎng)格和場(chǎng)點(diǎn)網(wǎng)格如圖7所示，其中：水平面YOZ截面和豎直面 XOZ 截面為聲場(chǎng)計(jì)算平面；聲壓級(jí)指向性監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于以閥芯中心為原點(diǎn)，半徑為 1m 的YOZ平面內(nèi)，以10^° 為間隔共設(shè)置36個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

2.5 型線參數(shù)設(shè)計(jì)

V型球閥的流通面積是改變球閥流通性能的重要指標(biāo)，通常可以通過(guò)改變開(kāi)度來(lái)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。而在同一開(kāi)度下，改變閥口型線也可以使流通面積發(fā)生變化，同時(shí)對(duì)流場(chǎng)的流動(dòng)狀態(tài)也會(huì)有所影響。相較于工程實(shí)踐中通用的直線型V型閥口的閥芯，曲線型的閥口結(jié)構(gòu)不僅避免了直線型閥口結(jié)構(gòu)的尖銳倒角問(wèn)題，同時(shí)對(duì)于閥內(nèi)的流通性能也有改善作用。因此，本文為研究型線結(jié)構(gòu)對(duì)閥內(nèi)流場(chǎng)的影響，除原TypeB型外又設(shè)計(jì)了2種不同曲線型閥口的球閥。圖8為3種不同型線結(jié)構(gòu)的閥芯。

3計(jì)算結(jié)果分析

3.1球閥流阻特性分析

V型球閥內(nèi)部流體在流經(jīng)閥芯部分時(shí)會(huì)產(chǎn)生流阻作用。流量系數(shù) K_v 作為表征閥門內(nèi)流通能力的主要性能參數(shù)[15-16]，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為

式中： G_s 為蒸汽流量， kg/h ： p₁ ） p₂ 分別為進(jìn)、出口絕對(duì)壓力， kPa ； K 為蒸汽修正系數(shù)，水蒸氣的 K 取為19.4。

式中： ε 為阻力系數(shù)； Δp 為被測(cè)閥門的壓力損失， MPa . u 為流體的平均流速， m/s 。

圖9、10分別為不同閥門開(kāi)度下3種型線結(jié)構(gòu)閥芯的流量、流阻特性曲線?？梢园l(fā)現(xiàn)，隨著閥門開(kāi)度的增大，3種閥芯的質(zhì)量流量整體趨近于等百分比流量變化。其中：在開(kāi)度為 40^° 時(shí)3種閥芯的質(zhì)量流量較為接近；當(dāng)開(kāi)度增大到 50^° 后，三者開(kāi)始出現(xiàn)較大差別。同時(shí)，從閥芯結(jié)構(gòu)參數(shù)也可以看出，型線為TypeA時(shí)閥芯流通面積最大，其余2種的較小，且隨著開(kāi)度的增加，3種不同型線結(jié)構(gòu)閥芯的質(zhì)量流量均增大。

對(duì)于阻力系數(shù)來(lái)說(shuō)，3種型線結(jié)構(gòu)閥芯所呈現(xiàn)的規(guī)律與流量的變化趨勢(shì)恰好相反。其中TypeA型閥芯的阻力系數(shù)低于TypeB和TypeC型閥芯。在 40% 開(kāi)度時(shí)型線參數(shù)對(duì)閥芯結(jié)構(gòu)的阻力系數(shù)影響最大。相比于TypeA型，TypeB型閥芯在 40% 開(kāi)度時(shí)阻力系數(shù)增大了 14.5% 而TypeC型閥芯的則增大了 29.6% 。隨著開(kāi)度的增大，不同型線參數(shù)設(shè)計(jì)對(duì)阻力系數(shù)的影響逐漸變小。

3.2球閥流場(chǎng)分析

為了研究閥芯型線結(jié)構(gòu)對(duì)閥內(nèi)流場(chǎng)的影響規(guī)律，本文對(duì) 50% 開(kāi)度、進(jìn)口壓力為 2.1MPa 下

3 種閥芯模型進(jìn)行了數(shù)值模擬[17-18]。 。

圖11為V型球閥主流截面 XOY 截面）的速度云圖。從圖可以看出，在相同壓差和開(kāi)度下，隨著閥口型線的變化，閥芯的流通面積發(fā)生變化，TypeA、TypeB和TypeC型閥芯對(duì)應(yīng)的最高流速分別達(dá)到320、310和 300m/s 。流通面積的減小導(dǎo)致經(jīng)過(guò)節(jié)流處的流體減少。這可類比于前文中開(kāi)度的變化引起的流通面積變化導(dǎo)致的流速的變化。

圖12為V型球閥壓力云圖。從圖可以看出：飽和蒸汽在流經(jīng)閥芯節(jié)流口時(shí)，壓力開(kāi)始急劇下降，而壓力分布不均勻?qū)е庐a(chǎn)生渦流核心，該處是閥門噪聲的主要聲源區(qū)域之一；從數(shù)值上也可以看出，TypeA型閥芯的壓降相較于后2種閥芯的更大，這也與前文得出的流場(chǎng)速度特征分布相對(duì)應(yīng)；閥芯內(nèi)部主要為低壓區(qū)域，且均勻分布于閥口附近和閥芯上；閥門出口段的壓力較為穩(wěn)定，低壓區(qū)域面積較大，且隨著蒸汽的流動(dòng)，低壓區(qū)域面積呈現(xiàn)分段式上升。

圖13為不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下YOZ截面蒸汽的流線渦量云圖。從渦量云圖可以看出，在進(jìn)口間隙存在一小塊渦量強(qiáng)度高的區(qū)域。這主要是由于蒸汽由進(jìn)口流道進(jìn)入閥體內(nèi)腔時(shí)，因受到閥芯外壁面的阻礙，在該處會(huì)形成一個(gè)小的旋渦結(jié)構(gòu)。可以發(fā)現(xiàn)，TypeA和TypeC這2種相似型線的閥芯所對(duì)應(yīng)的閥腔壁面處均產(chǎn)生了一小塊旋渦結(jié)構(gòu)，而TypeB型閥芯中卻未出現(xiàn)。除此之外，在流體經(jīng)閥芯后段時(shí)，在閥芯背部的間隙處也有旋渦存在，但TypeA、TypeC型閥芯中的旋渦更靠近間隙底部，而TypeB型閥芯的旋渦則更靠近間隙進(jìn)口段。這主要是閥芯型線參數(shù)不同導(dǎo)致。從出口連接段到出口段的流線分布來(lái)看，3種結(jié)構(gòu)參數(shù)下流動(dòng)情況幾乎一致。這說(shuō)明閥芯型線參數(shù)僅對(duì)閥芯進(jìn)口節(jié)流處和和閥腔內(nèi)部的流動(dòng)狀態(tài)有影響。

3.3球閥輻射聲場(chǎng)分析

圖14為3種閥芯模型在開(kāi)度為 50% 、不同頻率時(shí)的聲壓級(jí)分布云圖[19]。從圖可以看出，不同頻率時(shí)閥體管道輻射聲場(chǎng)均呈對(duì)稱分布。在水平監(jiān)測(cè)面上，聲壓級(jí)云圖關(guān)于管道對(duì)稱分布；在豎直監(jiān)測(cè)面上，聲壓級(jí)云圖呈中心對(duì)稱分布。同時(shí)，各頻率（200、900、3000、 6700Hz 對(duì)應(yīng)的最大聲壓級(jí)分別為52.2、91.1、129.0、102.0dB 。這說(shuō)明 3000Hz 時(shí)閥門共振效應(yīng)最強(qiáng)，傳播到外部空氣中的能量最大。

同時(shí)，還可以發(fā)現(xiàn)各頻率對(duì)應(yīng)的最大聲壓級(jí)均出現(xiàn)在閥芯處。這是由于此處為閥內(nèi)湍流運(yùn)動(dòng)最為劇烈的區(qū)域，是主要噪聲源區(qū)。但是不同頻率時(shí)聲壓級(jí)云圖分布不同。 200Hz 時(shí)聲壓級(jí)分布特點(diǎn)為由閥芯處從強(qiáng)到弱向外輻射，進(jìn)、出口處聲壓級(jí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于周圍輻射聲場(chǎng)； 900Hz 時(shí)聲壓級(jí)分布特點(diǎn)為由閥芯入口和閥后向外輻射，且在兩端、兩側(cè)均呈明顯的對(duì)稱分布；從3000、6700Hz 時(shí)聲壓級(jí)分布圖可以明顯看出，最大聲壓級(jí)出現(xiàn)在閥后流動(dòng)紊亂處。從數(shù)值上看，TypeB型閥芯的聲壓級(jí)在各頻率時(shí)相較于另2種結(jié)構(gòu)的閥芯的更大，說(shuō)明該型線參數(shù)下閥后流動(dòng)更為紊亂。

Fig.14Sound pressure level distribution contours of three structural models at different frequencies

點(diǎn)處的聲壓級(jí)頻譜特性曲線。

觀察各監(jiān)測(cè)點(diǎn)聲壓級(jí)頻譜圖可以發(fā)現(xiàn)，不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下聲壓級(jí)頻譜特性雖然略有差異，但主要是聲壓級(jí)數(shù)值上的差異，而聲壓級(jí)隨著頻率變化的趨勢(shì)基本相同，且噪聲窄帶尖峰對(duì)應(yīng)的頻率也基本一致。其中監(jiān)測(cè)點(diǎn)A、 C 和監(jiān)測(cè)點(diǎn) B 、D 各自的聲壓級(jí)頻譜特性基本一致。這主要是由于4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)為對(duì)稱分布，所接收到的聲壓信號(hào)近似相同。同時(shí)，從圖15可以發(fā)現(xiàn)，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的頻譜曲線在同一頻率時(shí)均出現(xiàn)幾個(gè)峰值，這些頻率分別為920、1680、3000和 5360Hz ，其中最大聲壓級(jí)出現(xiàn)在 3000Hz 時(shí)TypeB型閥芯的監(jiān)測(cè)點(diǎn) c ，其值為 85.13dB 。而TypeA型閥芯在該監(jiān)測(cè)點(diǎn)的聲壓級(jí)為 76.70dB ，且相較于TypeB型閥芯的降低了 8.43dB 。這說(shuō)明通過(guò)改變V型蒸汽球閥的閥口型線來(lái)實(shí)現(xiàn)降噪處理是可行的。

4結(jié)論

采用聲振耦合的聯(lián)合仿真方法對(duì)3種不同閥口型線的V型球閥內(nèi)部流場(chǎng)及閥體管道輻射聲場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到的主要結(jié)論為：

（1）由流量特性曲線和阻力系數(shù)曲線可知，3種閥芯閥口結(jié)構(gòu)均符合等百分比流量特性。在常用開(kāi)度（ 40%～80% ）下，TypeA型閥芯的流通能力更好，且隨著開(kāi)度的增大，流通能力的改善效果更為顯著。阻力系數(shù)曲線所表現(xiàn)的規(guī)律也與流量特性曲線所表現(xiàn)的特征相對(duì)應(yīng)。

（2）對(duì)比3種閥芯的內(nèi)部流場(chǎng)，當(dāng)流體流經(jīng)

V型閥口時(shí)會(huì)在閥口附近產(chǎn)生高速射流。在相同開(kāi)度、壓差下，TypeA型閥芯的閥內(nèi)流速最大，達(dá)到 320m/s 左右，較另2種閥芯的閥內(nèi)流速大。

（3）V型球閥輻射噪聲頻譜整體呈現(xiàn)寬頻特性。而V型切口結(jié)構(gòu)的存在對(duì)輻射噪聲的貢獻(xiàn)主要集中在中、高頻范圍。而在特征峰值上，TypeA型閥芯的聲壓級(jí)為 76.70dB ，相較于TypeB型閥芯的降低了 8.43dB 。同時(shí)，噪聲聲壓級(jí)在V型閥芯結(jié)構(gòu)存在的一側(cè)具有顯著聲學(xué)指向性特征。

綜上所述，改型后的曲線型閥芯在流量特 性、阻力特性及輻射聲場(chǎng)等方面均有明顯改善

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