1.一种抑制低温截止阀空化的结构优化方法,其特征在于,包括:S1:建立截止阀模型并进行网格划分;
S2:对网格划分后的截止阀模型进行一次数值计算,再基于计算结果获取空化流场云图,并确定空化发生的关键位置;
S3:对所述截止阀模型进行优化,即在所述空化发生的关键位置设置均匀网格状导流板;
S4:对优化后的截止阀模型进行二次数值计算,基于计算结果获取平均气相体积及流量系数;
S5:根据所述平均气相体积及流量系数进行优化判断:
当所述平均气相体积大于第一阈值时,增大所述均匀网格状导流板的孔径,当所述流量系数小于第二阈值时,增大所述均匀网格状导流板的孔径并将其孔型排列改为同心环状分布;
S6:重复S4和S5,直至平均气相体积和流量系数均满足要求,输出优化完成的截止阀结构参数。
2.根据权利要求1所述的一种抑制低温截止阀空化的结构优化方法,其特征在于,一次和二次数值计算过程均包括:将截止阀模型导入到FLUENT软件中,在General选项卡利用Scale选项统一单位;
建立单相流场,依次在Model选项中设置湍流模型与壁面函数;
在Material选项卡中定义低温介质为气态与液态的氧;
在Boundary Condition选项卡中定义边界条件;
在Solution Methods选项卡中设置计算方法;
在Monitors选项卡中设置收敛残差;
在Solution Initialization选项卡中点击Compute from的下拉选项中现在进口,点击Initialize选项完成初始化;
在Calculation Activities模块中的Run Calculation选项卡中设置迭代步数和保存位置后点击Calculate选项开始计算;
计算完成后,在Model选项卡中打开Mixture模型,在Phases选项卡中依次设置主相、次相和空化模型,将饱和蒸汽压设置为温度的函数,并修正蒸发系数与冷凝系数以适配低温工况,再次在Run Calculation选项卡中设置迭代步数后点击Calculation选项开始计算;
计算完成后,在General选项卡中将TIME选项改为Transient,再次在Run Calculation选项卡中设置时间步长、迭代步数后点击Calculation选项开始计算,计算完成后得到CASE文件与DATA文件的模拟数据。
3.根据权利要求1所述的一种抑制低温截止阀空化的结构优化方法,其特征在于,所述空化发生的关键位置为所述空化流场云图中显示的空化体积分数大于0.2的位置。
4.根据权利要求1所述的一种抑制低温截止阀空化的结构优化方法,其特征在于,所述流量系数的计算公式为:;
其中Kv为流量系数,Q为进口体积流量,△P 为阀门两端压差,p为工质密度。
5.根据权利要求1所述的一种抑制低温截止阀空化的结构优化方法,其特征在于,所述均匀网格状导流板的材质为不锈钢、镍基合金或工程陶瓷,并通过螺纹连接、卡扣配合或销钉连接方式可拆卸安装在截止阀的阀体上。