Проектирование игольчатого дросселя с применением средств вычислительной гидродинамики

Аннотация

Статья посвящена разработке геометрии проточной части квадратичного дросселя с игольчатым запорно-регулирующим элементом с применением средств вычислительной
гидродинамики. В работе приведены результаты расчета основных геометрических параметров проточной части дросселя при заданных номинальном массовом расходе и рабочем диапазоне хода иглы. Показано, что результаты расчета пропускной характеристики квадратичного дросселя существенно зависят от рекомендаций по выбору величин коэффициентов гидравлического сопротивления его проточной части. Поэтому для выбора геометрических параметров проточной части дросселя целесообразно проведение численного моделирования течения жидкости в нем.
В статье представлены параметры и результаты моделирования течения жидкости в проточной части игольчатого дросселя в двух исполнениях при различных положениях запорнорегулирующего элемента. По результатам моделирования определены пропускные характеристики обоих исполнений дросселя и обоснован выбор оптимального с точки зрения линейности пропускной характеристики и ширины диапазона регулирования по расходу исполнения дросселя. Кроме того, по результатам численного моделирования определена величина силы, действующей на запорно-регулирующий элемент, со стороны жидкости в каждом исследуемом положении иглы. Также получены поля распределения скоростей и статического давления в продольном сечении проточной части дросселя, которые позволяют оценить гидродинамическую картину течения жидкости и наличие дополнительных нежелательных сопротивлений в проточной части, а также возможность квитанционных эффектов в рабочем диапазоне массовых расходов.
Исследуемый дроссель был изготовлен и подвергнут экспериментальному исследованию для определения действительной пропускной характеристики аппарата. Результаты эксперимента показали, что расхождение действительной пропускной характеристики и характеристики, полученной в результате численного моделирования, не превышает 5 % во всем рабочем диапазоне хода запорно-регулирующего элемента.