阀耐实验有限公司是世界最领先的阀门公司,应用MpCCI、ABAQUS、FLUENT对气阀进行优化设计。设计目标为:在定制的工程阀上,要求在变化的入口压力条件下得到恒定的流量输出。

气阀的工作原理:在变压的入口,气流作用在阀门口的超弹性材料上,随着入口压力的增大,在流速增大的同时,由于超弹性材料产生的大变形,逐渐缩小入口口径,这样就保证通过气阀的流量是一定的。示意如下图:



实际几何结构和模型如下所示:




                                                  




气阀耦合计算结构和模型图

固体部分材料是非线性的超弹性材料,采用ABAQUS固体模拟程序,选用C3D8RH杂交减积分单元,大约是22000个单元。橡胶气阀部分和外边界采用有限滑移摩擦。流体部分采用FLUENT软件作为耦合分析的流体计算软件,选择标准k-ε 模型和非结构的四面体,网格数为233000。

通过试验结果和数值模拟结果的比较可以得出结论,基于MpCCI的流固模拟结果是非常可靠的。

为此,得到阀耐公司的高度评价,“与流体的耦合分析避免了利用反复切割实验的方法来开发新产品”。

流量和入口压力关系曲线图