1．啟閉過(guò)程球閥流量變化規(guī)律

圖1展示了不同啟閉時(shí)間下，實(shí)驗(yàn)流量隨開(kāi)度的變化規(guī)律。從圖中可以看出，開(kāi)啟過(guò)程流量變化規(guī)律與關(guān)閉過(guò)程存在明顯差別。對(duì)于開(kāi)啟過(guò)程，在20%閥門(mén)開(kāi)度以下，流量變化很?。欢?0%開(kāi)度以上，流量隨著開(kāi)度的增加而明顯增加。對(duì)于關(guān)閉過(guò)程，在80%閥門(mén)開(kāi)度以上，流量變化很??；而在80%閥門(mén)開(kāi)度以下，流量隨著閥門(mén)開(kāi)度的減小而明顯下降。其原因是：閥門(mén)剛開(kāi)啟或者關(guān)閉時(shí)，開(kāi)度突然變化，而由于慣性的存在，流體的流動(dòng)沒(méi)有及時(shí)發(fā)生相應(yīng)改變。隨著啟閉時(shí)間的增加，流體的這種滯后現(xiàn)象逐漸消失。

球閥實(shí)驗(yàn)流量隨開(kāi)度的變化規(guī)律

同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，相同開(kāi)度下，開(kāi)啟過(guò)程的流量始終比關(guān)閉過(guò)程流量要??；而隨著啟閉時(shí)間的延長(zhǎng)，球閥啟閉過(guò)程的差異性逐漸減小，當(dāng)啟閉時(shí)間為70s時(shí)，閥門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉過(guò)程的趨勢(shì)基本保持一致，并且接近穩(wěn)態(tài)工況的流量曲線。

2．啟閉過(guò)程球閥進(jìn)出口壓力變化規(guī)律

圖2所示是啟閉時(shí)間為18s、34s、70s和穩(wěn)態(tài)工況下閥門(mén)的進(jìn)出口壓力變化曲線圖。從圖中可以看出，閥門(mén)啟閉過(guò)程的進(jìn)口壓力變化較大，而出口壓力變化較小。通過(guò)不同啟閉時(shí)間的結(jié)果對(duì)比，發(fā)現(xiàn)隨著啟閉時(shí)間的增大，閥門(mén)開(kāi)啟過(guò)程的進(jìn)口壓力與關(guān)閉過(guò)程的進(jìn)口壓力基本一致，說(shuō)明在一定啟閉時(shí)間內(nèi)，閥門(mén)進(jìn)出口壓力變化與啟閉時(shí)間無(wú)關(guān)。

不同啟閉工況下球閥進(jìn)出口壓力變化

從圖中還可以明顯觀察到開(kāi)啟過(guò)程和關(guān)閉過(guò)程出口壓力變化規(guī)律存在明顯差別。對(duì)于閥門(mén)開(kāi)啟過(guò)程，在60%～70%開(kāi)度之間存在明顯的壓降；但是對(duì)于關(guān)閉過(guò)程，壓力陡降區(qū)域則在20%～30%開(kāi)度范圍內(nèi)。其原因可能是閥門(mén)開(kāi)啟過(guò)程，流速在60%～70%開(kāi)度范圍內(nèi)增加幅度較大，動(dòng)能增大導(dǎo)致了靜壓明顯下降；而關(guān)閉過(guò)程，流速在20%～30%開(kāi)度范圍內(nèi)降低幅度較大，動(dòng)能減小導(dǎo)致靜壓明顯上升。

3．啟閉過(guò)程球閥流阻特性對(duì)比分析

閥門(mén)的流量系數(shù)和阻力系數(shù)是其流阻特性的外在表現(xiàn)，因此，提取了球閥啟閉過(guò)程的流量系數(shù)和阻力系數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析。

不同開(kāi)啟工況球閥流量系數(shù)變化規(guī)律

圖3所示為不同開(kāi)啟工況球閥流量系數(shù)變化規(guī)律。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，瞬態(tài)數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果也基本吻合，說(shuō)明了數(shù)值模擬的精確性。隨著閥門(mén)開(kāi)度的增加，流量系數(shù)都呈類(lèi)指數(shù)增加，說(shuō)明隨著球閥開(kāi)啟速度的變化，其瞬態(tài)流量系數(shù)曲線的變化趨勢(shì)沒(méi)有發(fā)生變化。但是通過(guò)對(duì)比不同工況還是可以發(fā)現(xiàn)，流量系數(shù)值在開(kāi)度50%以前基本相同，在開(kāi)度50%后出現(xiàn)差異。因此，為了準(zhǔn)確分析流量系數(shù)曲線的差異性，對(duì)穩(wěn)態(tài)和不同開(kāi)啟速度下球閥數(shù)值模擬的流量系數(shù)值取對(duì)數(shù)，得到了不同開(kāi)啟速度下球閥流量系數(shù)值的對(duì)數(shù)曲線。

不同啟閉工況球閥阻力系數(shù)變化規(guī)律

圖4所示為啟閉過(guò)程阻力系數(shù)的數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。由圖可知，數(shù)值計(jì)算結(jié)果基本處于實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)帶中，說(shuō)明了數(shù)值計(jì)算過(guò)程的準(zhǔn)確性。由前文所述，在閥門(mén)開(kāi)啟過(guò)程和關(guān)閉過(guò)程，其上下游壓力及流經(jīng)閥門(mén)的流量都存在較大差別，因此可以發(fā)現(xiàn)閥門(mén)的阻力系數(shù)在開(kāi)啟過(guò)程和關(guān)閉過(guò)程完全不同。開(kāi)啟過(guò)程的阻力系數(shù)遠(yuǎn)高于關(guān)閉過(guò)程，特別是閥門(mén)的啟閉時(shí)間較短時(shí)。隨著啟閉時(shí)間的延長(zhǎng)，開(kāi)啟過(guò)程阻力系數(shù)逐漸降低，而關(guān)閉過(guò)程中阻力系數(shù)逐漸增大，兩者差別逐漸減小。當(dāng)啟閉時(shí)間無(wú)限大時(shí)（穩(wěn)態(tài)工況），啟閉過(guò)程的阻力系數(shù)則會(huì)重合。