Page 149 - 《应用声学》2024年第1期

第 43 卷 第 1 期 施红旗等： 船用三通调节阀流 -固耦合噪声数值模拟 145

加密处理。阀芯流道模型网格如图5所示。 有涡流产生。因此，三通调节阀阀芯内部及流道出
以出口压力为目标进行网格无关性检验。划 口区域的湍流涡旋，是三通调节阀产生流致噪声的
分网格单元数从 1137556 到 1835247，计算 3 种不 主要来源。
同网格的质量流量值。从网格 1 到网格 2 压力的变 ԍҧ/MPa
化值为 3.7%，从网格 2 到网格 3 压力的变化值为
0.93%，压力变化值很小，最终流道全开网格节点数
为257536，单元数为1538455。

图 6 ZX 截面压力分布图
Fig. 6 Pressure distribution map of ZX section

ืᤴ/(mSs -1 )

图 5 阀芯流道模型网格剖视图
Fig. 5 Grid profile of valve core flow channel
model

使用有限元仿真模拟软件进行流场仿真计算，
具体边界条件数值如表 4 所示。采用标准 k-ε 双
方程湍流模型，对湍流方程的离散格式采用 high
resolution格式。 图 7 ZX 截面流速分布图
Fig. 7 Velocity distribution of ZX section
表 4 三通调节阀实际工作工况 80% 度工况参数
ืᤴ/(mSs -1 )
Table 4 Three-way control valve actual
working condition 80% opening condition
parameter table

工况 实际工作工况
开度 80%
主通压力 P 1 /MPa 1.08
旁通压力 P 2 /MPa 1.07
质量流量 Q(t/h) 3

三通调节阀 80% 开度下的内部流动，其压力、 图 8 三维流线斜二侧视图
速度云图分别选取 ZX 截面云图，三维流线云图 Fig. 8 Three-dimensional streamline oblique two-
side view
选取斜二测云图，具体如图 6、图 7、图 8 所示。由
图 6 可知，三通调节阀在实际工作工况 80%开度下， 3.2 三通调节阀80％开度非定常流动计算
由于阀芯节流作用压力波动较大，局部压降达到 在定常流动收敛的基础上，以三通调节阀实
0.02 MPa，阀后压力分布均匀。由图 7可知，阀门在 际工作工况下 80% 开度 CFD 定常流动计算结果为
阀芯节流处流速最大，约为5.46 m/s。结合图8速度 初始条件，数值模拟该工况下的 CFD 非定常流动。
流线图可知，阀芯内部节流及流道出口区域速度流 选择时均 N-S 方程为流体流动基本控制方程，采
线分布混乱，流体介质处于湍流，并在阀芯内部流域 用可实现 k-ε 双方程为湍流模型，选择标准壁面函