Что такое вихри и турбулентность в гидродинамических эффектах дроссельной заслонки?

Вихри и турбулентность, создаваемые дисковые затворы во время работы - это два важных явления в гидродинамике. Они напрямую влияют на производительность клапана, энергоэффективность и виброустойчивость системы.

Вихрь

Причины:

Вихрь относится к вращающейся структуре потока, образующейся, когда жидкость протекает через дроссельную заслонку. Этот вихрь обычно образуется по обе стороны от тарелки-бабочки, образуя один или несколько вихрей. На образование вихря в основном влияет поле потока вокруг клапана, особенно когда дроссельная заслонка закрыта или частично закрыта.

Влияющие факторы:

Форма диска. Различные формы дисков вызывают разные формы вихрей. Обычно края и задняя часть пластины-бабочки являются критическими областями для образования вихрей.

Скорость потока. Высокоскоростные жидкости с большей вероятностью образуют вихри, поэтому скорость потока является ключевым фактором в образовании вихрей.

Открытие дроссельной заслонки: когда клапан частично закрыт, обычно легче образуются вихри. В закрытом состоянии образование вихрей может быть более значительным.

Влияние и проблемы:

Потери энергии. Вихревые токи могут вызывать локальные потери энергии, что приводит к снижению эффективности системы.

Вибрация: Наличие вихревых токов может вызвать вибрации в системе, отрицательно влияя на конструкцию клапанов и труб.

Турбулентность

Причины:

Турбулентность относится к хаотическому, вращающемуся и нерегулярному состоянию потока, которое возникает, когда жидкость проходит через дроссельную заслонку. Турбулентность обычно возникает, когда скорость потока высока, клапан частично закрыт или поверхность диска имеет неправильную геометрическую структуру.

Влияющие факторы:

Скорость потока. Высокоскоростные жидкости с большей вероятностью образуют турбулентность. Турбулентность обычно возникает в определенном диапазоне чисел Рейнольдса, которые напрямую связаны со скоростью потока.

Форма диска. Неправильная геометрия поверхности диска может способствовать возникновению турбулентности.

Открытие клапана. Частично закрытая дроссельная заслонка с большей вероятностью вызовет турбулентность.

Влияние и проблемы:

Повышенное сопротивление: турбулентность увеличивает сопротивление системы, вызывая увеличение перепада давления и снижение эффективности системы.

Шум. Турбулентность часто сопровождается шумом, который может отрицательно повлиять на рабочую среду.

Способы уменьшения завихрений и турбулентности:

Оптимизация конструкции пластины-бабочки:

Аэродинамически оптимизированная конструкция дроссельной заслонки может уменьшить взаимодействие между дроссельной заслонкой и жидкостью и уменьшить возникновение вихрей.

Скорость потока управления:

Уменьшение скорости потока жидкости может уменьшить образование завихрений и турбулентности. Этого можно добиться, отрегулировав открытие клапана или добавив в систему соответствующие буферные устройства.

Гладкая обработка поверхности:

Сохранение гладкости поверхности дроссельной заслонки и уменьшение присутствия неправильных геометрических структур помогает уменьшить возникновение турбулентности.

Оптимизация конструкции системы:

Оптимизируя расположение труб и клапанов и избегая чрезмерно изогнутых путей потока, вы можете помочь уменьшить влияние турбулентности.