日本SMC电磁阀阀内流道模型示意
2.3 数值模拟计算及结果分析
为了保证计算精度，采用以结构性和非结构性网格相结合的划分方法形成网格。流道两端的直管段网格采用Hex/Wedge（六面体/楔形）网格进行划分，中间多级套筒部分的流体通道因为结构比较复杂，所以采用Tet/Hybrid（四面体/混合）网格进行划分，并且为了使计算结果更加，对每一层套筒中的小孔都分别进行了加密处理。由于计算模型是对称的，因而取其50%进行模拟计算，以减少网格数目、节省计算时间；以连续性方程、三维雷诺平均N-S方程和基于各向同性涡黏性理论的k-ε方程组成调节阀内部流动数值模拟的控制方程组，采用有限体积法对控制方程组进行离散；根据厂方提供的系统运行实际工况参数，该次计算的进口处压力为7MPa，出口处压力为0，介质为常温水，密度ρ＝998.2kg/m3。
2.3.1 压力场分析
压力分布云图如图3所示，从中可以看出：调节阀进、出口压力分布比较均匀，套筒中压力逐级稳定下降，在阀体下腔与出口直管段处有局部低压区域，如A处所示。此工况下，局部压力为7.17MPa，分布在阀门进口与外侧套筒处。
图3 z＝0水平截面上压力分布云图
2.3.2 速度场分析
速度分布如图4所示，入口端和阀腔内速度分布比较均匀，出口端因受套筒节流效应及阀体流道结构影响速度分布较不均匀。套筒内速度由外向内逐级上升，在7MPa压差的工况下，在内侧套筒中速度达到，如B处所示。在入口段及出口段流道拐角处出现了几处范围很小的阀门死区，此处流体静止，速度为0。
图4 z＝0水平截面上速度分布云图
2.3.3 迹线
阀内流体迹线分布如图5所示，迹线是单个质点在连续时间内的流动轨迹线，是拉格朗日法描述流动的一种方法，阀内流体迹线在进口处较为均匀，由套筒进入阀体下腔时分布比较集中，出口处部分由于流道结构特点流体分布较不均匀，如C处所示。
