[发明专利]一种基于CFD的阀门当量长度计算方法

权利要求书

1.一种基于CFD的阀门当量长度计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）建立阀门的三维装配体模型，并在阀体进出口处加延长段；

（2）将三维装配体模型导入CFD软件，生成流道模型，进行网格划分，在流道模型进口设置多个体积流量边界条件，出口压力设置为0，分别模拟计算出相应的多个进口的压力值，并计算出相应的多个进出口压力差值；

（3）根据所述压力差值，通过公式分别计算出多个流量系数值，再计算出平均流量系数值；

（4）根据前面计算所得的平均流量系数值，通过公式计算出阀门的当量长度值。

2.根据权利要求1所述的基于CFD的阀门当量长度计算方法，其特征在于，所述步骤（1）具体为：进口前加长度为3-5倍流道直径的延长段，出口后加长度为6-10倍流道直径的延长段。

3.根据权利要求1或2所述的基于CFD的阀门当量长度计算方法，其特征在于，在所述步骤（1）中还包括建立阀门的三维装配体模型时，除去不影响流道生成且与流体介质不直接接触的部件和不影响计算结果的细小零部件，仅建立流道封闭的三维模型。

4.根据权利要求1-3任一项所述的基于CFD的阀门当量长度计算方法，其特征在于，所述步骤（2）还包括，设置体积流量边界条件时，对应的进口体积流量值依据具体的阀门的公称通径在相应的范围内等差选取。

5.根据权利要求1-4任一项所述的基于CFD的阀门当量长度计算方法，其特征在于，设置体积流量边界条件时，要保证入口流速在速度为3-8m/s，保证产生完全紊流，最小雷诺数不小于4×10⁴。

6.根据权利要求1-5任一项所述的基于CFD的阀门当量长度计算方法，其特征在于，所述步骤（2）具体为:设置体积流量边界条件时，设置三到七种工况。

7.根据权利要求1-6任一项所述的基于CFD的阀门当量长度计算方法，其特征在于，所述步骤（2）中模拟计算出相应的压力值并计算出压力差值的步骤具体为：在CFD软件中，将流体设定为不可压缩流体，选取κ-ε湍流模型，将分析方式设定为稳态分析，利用自动收敛准则决定迭代终止，求解步数设为1000次，然后对多个工况分别进行求解，获得流体速度及压力分布云图，通过数据提取获得对应于每个工况的阀门进出口压力差值。

8.根据权利要求1-7任一项所述的基于CFD的阀门当量长度计算方法，其特征在于，所述步骤（3）具体为：依据压力差值采用以下公式计算出流量系数值C_V，

CV=1.167×10×Q×ρ/ΔP,]]>

其中：Q为体积流量，单位m³/h；ρ为水的相对密度（取ρ=1）；ΔP为压力差值；

再计算出多个工况的流量系数值C_V的平均流量系数值C_Vavg。

9.根据权利要求1-8任一项所述的基于CFD的阀门当量长度计算方法，其特征在于，所述步骤（4）具体为：依据以下公式计算出阀门的当量长度L/D，L/D＝2.175×10^-3×d⁴/(f_T·C_Vavg)，

其中：C_Vavg为平均流量系数值，d为阀门压力等级对应规格管道的内径，f_T为Schedule40洁净钢管在完全紊流下的摩擦阻力系数，L/D为阀门当量长度。

10.根据权利要求1-9任一项所述的基于CFD的阀门当量长度计算方法，其特征在于，还包括由计算所得的当量长度值与技术要求的限值进行比较，当计算所得当量长度大于限值时，则根据流体分析结果进行流道优化设计，再重复上述步骤进行当量长度计算，直到得出不大于限值的当量长度值为止。