节流阀流固耦合仿真案例解析

阀耐实验有限公司是世界最领先的阀门公司，应用MpCCI、ABAQUS、FLUENT对气阀进行优化设计。设计目标为：在定制的工程阀上，要求在变化的入口压力条件下得到恒定的流量输出。

气阀的工作原理：在变压的入口，气流作用在阀门口的超弹性材料上，随着入口压力的增大，在流速增大的同时，由于超弹性材料产生的大变形，逐渐缩小入口口径，这样就保证通过气阀的流量是一定的。示意如下图：

实际几何结构和模型如下所示:

固体部分材料是非线性的超弹性材料，采用ABAQUS固体模拟程序，选用C3D8RH杂交减积分单元，大约是22000个单元。橡胶气阀部分和外边界采用有限滑移摩擦。流体部分采用FLUENT软件作为耦合分析的流体计算软件，选择标准k-ε 模型和非结构的四面体，网格数为233000。

通过试验结果和数值模拟结果的比较可以得出结论，基于MpCCI的流固模拟结果是非常可靠的。

为此，得到阀耐公司的高度评价，“与流体的耦合分析避免了利用反复切割实验的方法来开发新产品”。

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