刘 特

(中国电子科技集团公司第三十八研究所 浮空平台部，合肥 230088)

0 引言

阀门是工业上广为应用的流体输送系统中的控制部件，具有截止、调节、导流、稳压、分流等作用。目前工程技术中用于阀门选型的参考资料主要是手册[1]和标准[2]。实际上，这些参考资料多是工程经验或者试验的总结[3]，且主要适用于液体管道或者气体管道[4]。虽然研究人员对阀门的流量、流阻特性和流动特性进行了大量的研究[5-17]，但阀门流量与阀门直径、阀门行程、流体压力差等参量之间依然缺少比较准确的定量关系。

高空浮空器阀门是浮空器内部压力控制和高度调节的重要部件，与其他阀门一样，一般采用工程估算的方法进行选择，缺少比较准确的设计原则和优化方法[18-19]。目前，进行高空浮空器阀门设计的主要理论依据是气体在压力差驱动下通过阀门将部分压力差转为气体动能，可用如下表达式进行估算：

式中：Q是质量流量；A是阀门口的面积和阀盖阀门围成面积中较小的面积；Δp是压力差；ρ是气体密度；C是流量系数，一般小于1。C的选取主要依靠工程经验或者实际测量，选取范围一般介于0.4～0.7之间，均值为0.55，取值范围相对均值的波动幅度约为27.27%，变化范围比较大。

为解决浮空器阀门设计时确定C过于依赖工程经验或者实际测量的问题，本文对浮空器的空气放气阀结构进行简化，突出其主要结构进行建模，利用计算流体力学(CFD)软件通过数值模拟方法得到气体流量与各参数之间的函数关系，在此基础上获得较为准确的阀门选型估算方法，并对阀门选型给出改进建议。……