钱锦远，杨佳明，吴嘉懿，金志江

（浙江大学 化工机械研究所，杭州 310027）

0 引言

阀门是流体输送过程中的重要控制部件，广泛应于能源、化工、航天等领域，其主要由节流件与承压件组成。流体流过节流件时，会产生涡流、不稳定流动、空化等现象，加剧了流场的复杂程 度［1］。复杂的流场与阀门结构相互作用，产生各种流固耦合现象。随着应用工况的不断升级，阀门的各项性能指标也不断提高。因此，出现了大量应用于大流量、高温高压、高压差等复杂工况下的阀门，这些工况下阀门的流固耦合现象会更加明显。

当流固耦合现象达到一定程度时，会影响阀门的使用性能和安全性，表1 列举了部分因流固耦合现象导致阀门失效的案例。从中可以看出流固耦合现象会对阀门及与阀门相连的多种部件产生损伤，并最终导致阀门工作效率下降乃至失效。因此，对阀门的流固耦合现象进行研究十分必要。

1 阀门流固耦合分析的理论基础

流固耦合现象是由流体与固体结构相互作用而产生的，其具体表现为：流体作用于固体结构，使固体结构产生变形或位移，而变形或位移的固体结构反过来又作用于流体，使流场发生改变［7］。需要注意的是，有时虽然存在流、固两相，但不一定属于流固耦合范畴，如利用旋风分离器分离高速气流中的固体颗粒，则属于离散相模型。

流固耦合根据流体与固体结构耦合机理，可分为两类。第一类是流体与固体结构相互重叠、渗透，很难区分出流体与固体结构的交界面，如水流对岩土的侵蚀、大气对铁块的锈蚀等。……