流量系数的理论计算式

　　流量系数Kv的定义是：流体流经阀门产生单位压力损失(1bar，1bar=100000Pa)的体积流量，单位用m3/h表示。在美国流量系数用Cv表示，即流体流经阀门产生单位压力损失(1psi，1psi=6895Pa)的体积流量，单位用gal/min表示。

　　流量系数Kv与Cv的换算公司：Kv=1.156Cv;

　　对于可压缩流体流量系数的计算公式为：

　　当△p/p1<0.5F2L时，Kv=Qv[(e/△p)(273+t)/(p1+p2)]0.5/380

　　当△p/p1≥0.5F2L时，Kv=[273+t]0.5/[330p1FL(y-0.148y3)]

　　式中Kv表示流量系数，Qv表示体积流量，e表示流体密度，p1表示阀前压力，p2表示阀后压力，t表示介质温度，FL表示压力恢复系数，△p表示阀前后压力差，y=1.63(△p/p1)0.5/FL。

　　调节蝶阀的流态分析

　　1、利用SolidWorks软件建立调节阀模型

　　由于计算流体动力学分析属于大型数值问题求解，因此为了缩短求解时间，建模时应避免过于复杂，以免影响分析速度。因此只需画出阀体，阀瓣及管道的简单模型，阀前管道长度可取5倍阀门通径，阀后管道长度可取10倍阀门通径(参考标准GB/T30832-2014《阀门流量系数和流阻系数试验方法》)。

　　另外SolidWorks Flow Simulation需要一个封闭的空间来确定计算区域，因此模型管道的进口和出口应该是封闭的。

　　2、运行Folw Simulation

　　可根据设置向导建立一个算例，闭关对边界条件进行设置。根据提示我们依次对各项目进行设置：单位系统(选m-kg-s)—>分析类型(选内部)—>流体类型(选空气)、流动特性(选层流和湍流)—>接下来其他选项可以选择默认值。这时在SolidWorks结构树中出现一个新的算例。

　　3、设置边界条件及运行结果

　　设置流体子域为空气，根据标准中对流量系数测试试验的规定，同时参考实际试验中提供的资料及工况数据，设定出适当的边界条件，边界条件的设置可以根据阀门流量系数的定义来选择，即阀前阀后压差为1bar。求阀门各个开度时的流量。

　　测量入口流体平均流量Qv=3910m3/s;

　　空气密度e=1.293kg/m3;

　　阀前压力p1=2.01325bar;

　　阀后压力p2=1.01325bar;

　　介质温度t=20℃;压力恢复系数FL=0.55;

　　因此求得Kv=1013118，Cv=876399。

　　根据以上过程可以求得阀门在各个开启角度时的数量系数，见下表。

阀门开启角度(°)流量/(*103m3/h)流量系数

　　4、结果分析

　　通过计算机模拟仿真得到的结果与实际会存在一定的差异，主要有以下原因：

　　a、实际生产后的阀门与仿真模型不一致(实际加工存在误差，建模简化过程中存在误差等)。

　　b、边界条件和使用条不一致(实际测量压差及流量值的取值点离阀门中心位置的距离不同，受现场操作空间限制)。

　　c、实际测量时，流量及压力等实际值存在误差。

　　总结

　　通过使用SolidWorks Flow Simulation软件进行流态模拟的方法，可以简单、快速地计算出阀门的流量系数，为设计工程师正确选择和设计调节蝶阀提供了理论依据，从而避免了建造试验设备所需的大量人力、物力和财力，为企业节约了大量的成本，因此这种方法在调节阀的设计过程中值得广泛应用。