如何計算進口截止閥的壓降
了解閥門在各種運行條件下的運行方式對于表征其整體性能至關重要。已經開發了行業標準，例如Cv，以標準化評估閥性能的方式。Cv是一個相對值，用于測量閥上給定壓力增量下的流量。Cv越大，閥在確定的壓降下可以通過的流量就越大。Cv使設計工程師能夠快速比較不同型號或品牌的閥門，并找到最適合其應用的閥門。
截止閥什么是截止閥？
截止閥通過球形塞的垂直線性運動來調節流量。每個截止閥均由主體，閥桿，閥塞（即“球”）和閥蓋組成。它主要用于調節腐蝕性或高粘度的流體。由于其固有的形狀，如果將閥門完全關閉，則大部分流體會在排放側排出，從而最大程度地減少了腐蝕或堵塞的機會。
截止閥的零件模擬壓降案例研究：預測通過截止閥的壓降
案例模擬所用的幾何形狀取自GrabCAD，作為標準截止閥，模型中的流量從左向右流動，如下圖所示。CFD仿真回答了兩個問題：給定壓降時產生的流速是多少？以及這相對于插頭位置如何變化？此外，可以監控插塞上的流體力以評估結構性能。
在這種情況下選擇的截止閥CAD模型對于給定的CAD模型，流體域尚未定義。下一步，必須根據當前幾何圖形提取流量。這可以在SimScale平臺中自動完成。
生成的閥體是閥幾何形狀的負數，如下所示。為進行仿真準備，同時增加了入口和出口管道的延伸長度，以允許足夠的入口長度以充分流動。
閥門幾何形狀的負數截止閥優化模擬的最終目的是什么？
模擬的目的是計算流量系數。作為行業標準，它描述了給定壓降下穿過孔板，閥門或其他組件的流速。該方程式使用每分鐘加侖/分鐘作為流量單位，使用磅/平方英寸的壓力作為單位。比重值通常設置為1，即水的比重。標準模擬設置包括定義整個閥門的1 psi壓降，然后運行CFD模擬以評估流速。
閥門模擬設置
在入口處定義了1 PSI壓力邊界條件，在出口處定義了0壓力邊界條件。運行模擬以計算在6個不同的塞子位置處的流速：1、2、4、6、8和10 mm。所有六個仿真都是在32核計算機上同時運行的，與傳統的臺式CFD軟件相比，這迅速增加了周轉時間。
使用以十六進制為主導的自動網格，將一般細度設置設置為中等。為了提高結果的準確性，還添加了特征細化，表面細化，區域細化和壁層以進一步增強網格。
閥門的網眼CFD模擬CFD：截止閥的不可壓縮分析
然后將幾何圖形上載到SimScale平臺，并選擇了不可壓縮的流動模擬（當流體速度遠小于馬赫數時使用）。使用了SSTk-ω湍流模型，并且分析以穩態進行。將水分配給單個CAD實體。該仿真使用32個計算內核運行了1000秒鐘（或迭代）。
截止閥壓降分析結果
如預期的那樣，最高速度是在塞壁和閥座之間。
一個不直觀的發現是塞子左側的速度射流。與其平行于插頭/外殼壁噴射出，不如沿垂直方向直射。這與塞子的右側相反，塞子的右側具有更可預測的速度射流。這可以通過剖切面可視化，該剖切面顯示通過橫截面的速度大小。
后處理圖像顯示了通過閥門橫截面的速度幅值
上圖顯示了在不同塞子位置開口處作用在塞子上的力。截止閥的位置與力的關系曲線非常難以預測，因此很難判斷最大力會在哪里發生。如上圖所示，截止閥塞在打開2毫米時承受最大力。
