COSMOSFloWorks在波纹管截止阀流场分析中的应用
介绍了以COSMOSFloWorks 软件进行流场分析的原理。通过对波纹管阀不同开度下的流场分析， 寻求阀门薄弱环节， 从而为波纹管阀结构优化设计提供依据。
目前， 随着安全环保节能减排要求的不断提高， 在易燃、易爆及有毒有害产品生产过程中， 对其密封性要求更加严格。波纹密封阀门可很好地解决跑、冒、滴、漏等问题。但波纹密封阀由于受自身弹性限制， 其开启高度具有一定局限性， 开启过高会影响阀门使用寿命。因此， 研究其力学性能来提高阀门的可靠性和使用寿命已成为必要。阀门的可靠性和使用寿命很难控制， 过去对其只能用试验来判断， 无法用理论进行描述。随着计算机技术的迅猛发展和有限元分析的不断深入， 国外开发了许多流体有限元分析软件， 如ANSYS、Fluent、COSMOSFloWorks 等， 这给阀门结构设计的优化提供了一种新的途径。
1、有限元分析和流动模拟
COSMOSFloWorks 软件是基于先进的计算流体动力学(CFD) 技术的一种分析软件， 它不仅能对流体进行二维和三维分析， 稳态和瞬态流分析， 对层流、湍流及过渡流分析都适合。该软件使用方便， 简单易学， 并且精度很高。因此， 本文对波纹管截止阀采用Solideworks 建立三维分析模型，利用Solidworks公司的COSMOSFloWorks 软件对流道内流体进行有限元分析和流动状态模拟。COSMOSFloWorks 有限元分析是在流动基本方程(质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程) 的控制下对流动的数值模拟。其数学模型为：
根据以上图显示， 流速在2 m/s 以下时， 开启高度2 mm 与开启高度1 mm 的流动状况差别不大，其速度最大点也不在阀芯处， 因此， 流体对阀芯的冲刷力不是很大。而开启高度为0.5 mm 时， 由于阀芯与密封面之间空隙较小， 所以其压差较大， 从而使得流速在阀芯靠近出口面处较大， 达到12.9m/s， 该处也因此而容易失效， 导致内泄漏。因此，在设计时应尽量考虑流速过大对阀芯的影响， 以提高阀门的使用寿命。此外， 物料输送时应尽量保持阀门开启高度为1 mm 左右， 以延长阀的使用寿命。
2、结论
通过对波纹管截止阀流道的动力学模拟分析，研究了不同开启高度条件下阀门内压力、流速的分布情况， 分析了阀门易失效点， 这对阀门结构的优化设计具有参考意义， 有利于提高阀门的使用寿命。
