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沈阳阀门研究所主办
阀门
刘育栋, 罗陆生, 盛况, 李文庆, 金志江, 钱锦远
在核电、石化等领域的压力管道系统中，套筒调节阀面临高温高压差下的空化与闪蒸挑战。本文以汽水分离器用角形套筒高温调节阀为研究对象，采用数值模拟方法探讨其在高压差工况下的流量系数曲线、流动特性以及空化闪蒸机制。结果表明：流量系数曲线呈分段变化——开度10%～60%时迷宫流道主导线性增长，开度大于60%后多孔流道引发等百分比特性跃升。此外，在三类典型工况下，过热蒸汽工况中迷宫流道实现阶梯降压，过冷水空化工况下仅在迷宫流道末端低压漩涡区触发局部空化，过冷水闪蒸工况则因出口压力持续低于饱和蒸汽压而导致闪蒸现象。本研究为套筒调节阀在复杂工况下的空化抑制(优化漩涡区结构)和闪蒸工况选型(控制出口压力阈值)提供一定的参考价值。
吴斌彬, 周兆年, 于成亮, 李文庆, 金志江, 钱锦远
超高压切断阀是航空航天及石油化工领域重要的控制设备之一。超高压切断阀的阀体作为关键承压元件，其强度至关重要，因此需对其阀体强度进行分析评定。本文通过理论分析手段，校核了阀体在设计工况(150℃,220 MPa)及液压试验压力工况(20℃,277.1 MPa)下的强度，并对比了GB/T 150.3-2024及GB/T 34019-2017在螺纹强度校核上的区别。结果表明，切断阀的爆破安全系数满足标准要求，设计工况下的阀体强度满足标准要求；阀体端部及螺纹的强度满足标准要求，相较于GB/T 150.3-2024,GB/T 34019-2017中关于螺纹强度校核的方法更为安全且更加适用。本文为超高压切断阀阀体强度的理论分析提供了一定的参考。
袁敏鑫, 孟存瑞, 李佳辉, 康嘉宁, 张勇, 尤佳乐
氢气减压阀作为车载储氢系统的核心零部件之一，其主要作用是将储氢瓶中的高压氢气减压至燃料电池电堆所需的工作压力。氢气减压阀的密封性能和减压稳定性能直接关系到氢燃料电池汽车的安全、稳定运行。本文从结构设计、材料选用和仿真分析三方面入手，设计了一种车载储氢系统用70 MPa高压氢气减压阀。通过对减压阀密封结构与减压稳压结构的设计分析、阀体与阀内件金属材料及密封材料的设计选用、基于AEMsim的阀后减压稳定性仿真分析，最终完成了对高压氢气减压阀的可靠密封和稳定减压的设计。本文的设计内容为高压氢气减压阀的研发提供了技术参考。
刘志辉, 苟金澜, 陈立龙, 刘澄蓉, 钱锦远
为了探究孔排布方式对高压差套筒阀流致振动特性的影响，本文对阀门节流内件孔排布方式进行设计。通过建立多级套筒节流样件的三维模型，选取14种典型孔排布方式，对高压差套筒调节阀进行单向流固耦合计算，分析其左、中、右监测点处在X、Y、Z轴三个方向振动加速度的时频域特征及总振级分布规律。结果表明，孔排布方式显著影响套筒阀的流致振动特性，X轴方向的振动最强烈，且在中间监测点处的加速度幅值最大；Y轴方向左侧监测点升力最大；总体中间监测点处的加速度幅值最大。孔排数为22排，每排孔数为10孔的模型在右侧监测点总振级较左侧降低9 dB,减振效果最优。该研究为高压差套筒阀的结构优化与减振设计提供了理论依据和技术参考。
吴斌彬, 于成亮, 汪栩涵, 许帅, 李文庆, 周兆年, 金志江, 钱锦远
为研究高温高压截止阀在开启过程中阀杆受高速流体冲击产生的偏吹变形问题，对在1700 K、200 MPa氮气工况下某截止阀的阀杆受力与变形特性进行数值模拟。研究中采用Redlich-Kwong真实气体状态方程描述氮气物性，并选用Realizable k-ε湍流模型。研究结果表明：阀杆所受横向冲击力在开启初期达到峰值310.16 kN,且在阀杆底部产生1.1986 mm的最大变形；阀杆与支撑结构连接处存在显著的应力集中现象，最大等效应力为156.52 MPa,此处为结构设计的潜在薄弱环节；当阀门接近全开时，作用在阀杆上的流体横向力会发生方向反转。本研究对于评估截止阀阀杆结构完整性、疲劳寿命以及支撑结构优化设计具有一定的指导意义。
田捍卫, 孔静娴, 马哲辉, 李文庆, 钱锦远, 金志江
球阀作为调控流体介质流动的关键设备，在现代工业中被广泛应用。然而在高压工况下，球阀的密封性能和结构强度面临严峻挑战，传统设计难以满足高强度与密封性的协同要求。本文针对高压工况下的球阀展开了结构强度与密封性能分析，依据标准完成球阀整体结构设计与关键部件尺寸计算，并运用有限元方法对阀体与球体等部件进行静力学仿真。结果表明，阀体和球体应力分布均匀且低于材料许用应力，强度校核通过；端部密封组件的密封比压分布均匀且合理，密封性能良好。本研究为高压球阀的设计与优化提供了理论依据。
钱锦远, 张航野, 金志江, 黄龙
针对单级特斯拉阀双极性(Di)提升受限的问题，本文提出在D型特斯拉阀分岔口引入非对称凸起结构的新型设计。通过建立二维湍流特斯拉阀流动模型(Re=2500～4167),系统分析了凸起尺度(R/d)与凸起方向对阀件性能的影响。结果表明，优化后的凸起结构可显著强化双极性，当R/d=0.8时，同向与逆向凸起分别使Di值提升至2.6与2.8,超过传统单级特斯拉阀Di值的两倍。其中，逆向凸起更展现了独特优势，在R/d≥0.6时，Di值随雷诺数呈现显著的动态响应，Di变化量最大可达0.19,实现了流动驱动的阀门双极性自适应调节。该设计通过结构-流动干涉机制调控流场分配，兼具结构简化与性能提升，为气体密封、微流控智能元件等需要高可靠性及可调性领域提供了新型解决方案。
顾轩杰, 罗陆生, 盛侃, 杨济远, 金志江, 钱锦远
在核电蒸汽管路系统中，大气释放阀主要起到稳定主蒸汽管道压力的作用，因此大气释放阀的正常启闭对核电蒸汽管路的安全稳定工作至关重要。本文针对一种套筒式大气释放阀进行仿真计算，基于流场仿真分析方法，研究大气释放阀阀芯在40%和12%两个关键开度工况下的阀内流场特征和阀芯轴向介质力大小，探究减小阀芯轴向介质力、降低所需执行机构驱动力的阀芯结构改进方向，并提出一种挡板式阀芯改进结构。结果表明，挡板式阀芯结构相较于原始阀芯结构，显著降低了阀芯轴向介质力，在40%开度时可将阀芯轴向介质力合力减小92.27%,12%开度时可将阀芯轴向介质力合力减小49.57%。本文为后续大气释放阀的设计提供了一定的参考。
孙卓成, 刘平, 汝强, 金志江, 钱锦远
核级泄压截止阀是核电站安全系统的核心设备，广泛应用于主蒸汽系统等关键回路中。当回路出现超压、超温等异常工况时，核级泄压截止阀能快速开启泄压通道，切断危险介质回流，防止事故扩散，是防止反应堆超压失控、避免放射性物质泄漏的最后一道屏障。本文针对某核级泄压截止阀的抗震性能进行瞬态动力学仿真计算，通过时程分析方法对地震动过程中的抗震性能进行评估。结果表明，该核级泄压截止阀表现出较好的刚性，地震动过程中的应力水平低于材料许用应力，结构抗震性能较好，为核级阀门抗震性能的分析提供了一定参考。
杨亮, 王龙骧, 顾轩杰, 钱锦远, 金志江
调节阀被广泛应用于流体介质输送中，但运行过程存在流致振动，将导致阀门损坏、管路振动、焊接接口破坏等危害，引发重大安全事故。本文针对DN65节流调节阀的流致振动展开研究，通过对调节阀各开度下的流动特性和空化特性进行分析，绘制了调节阀的流量特性曲线、临界空化系数曲线和压力恢复系数曲线，为判断调节阀工况是否发生空化或阻塞提供指导，并可初步判断阀门振动的剧烈程度。对空化工况下36%开度的调节阀进行单向流固耦合分析，得到调节阀各部分的振动情况，经频谱分析得出X方向振动主频频率最高，幅值最低，Y、Z方向上振动主频频率相近，但Z方向振动主频幅值最高，以此深入对流致振动的了解。