基于数值模拟的球阀节流流场特性及压力脉动分析

在液体火箭发动机流体试验系统中,球阀在节流过程经常出现周期性压力脉动现象,造成设备及管道剧烈振动,影响系统安全运行。以球阀为研究对象,针对球阀节流过程流场进行数值模拟分析,利用时域分析和频域分析对球阀压力脉动信号进行特征提取。研究结果表明,球阀由于两级节流形成阶梯型分布的三个压力分布区域和三个旋涡脱落区;球阀在非汽蚀状态下压力脉动由旋涡脱落引起,旋涡脱落的频率可由卡门涡街频率公式进行计算;球阀在汽蚀状态下压力脉动由气泡运动引起,呈现22~27 Hz的低频高幅值脉动特性。可由球阀压力脉动特性进行其内部流态识别和汽蚀诊断。流体输送管道设计时应按照卡门涡街频率公式计算得出脉动主频,管道结构应同时避开旋涡脱落主频和汽蚀气泡引起的22~27 Hz主频脉动,保证管道不会发生流固耦合共振。

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本文档关键词:脉动,节流,数值,特性,球阀