冷 冰，赵 晶

（沈阳工业大学 机械工程学院，沈阳 110870）

0 引言

闸阀以其低流动阻力、低启闭力以及高可靠性等优点，被广泛应用于工业生产，特别是在核电站系统中［1］。作为核电站系统中的重要设备［2］，核电闸阀常用于接通或截断管道中的介质。当核电闸阀全开或全关时，由于高压流体的作用，核阀结构将产生变形及应力［3］。因此，为避免闸阀全开时其结构变形或受力超出许用值导致结构破坏，需对闸阀内部的流场和流固耦合作用下的结构场进行计算分析。

随着计算机技术和数值模拟技术的飞速发展，计算流体动力学（CFD）以其成本低、周期短、结果准确等优点被广泛应用于研究工程流体流动现象。在阀门的流动特性研究中，如球形止回阀的流固耦合特性研究［4］，柱塞泵进排液阀的流场特性分析［5］以及基于动网格的液压滑阀流固耦合分析［6］等均采用CFD数值模拟计算并验证了该方法的可靠性。因此，本文基于ANSYS Workbench有限元分析软件，采用CFX模块对闸阀内部流场进行分析，运用有限体积法（FVM）将闸阀与流场进行流固耦合力学分析，得出闸阀内部流场的压力、速度分布，以及闸阀的变形和应力分布情况，为高压条件下核电闸阀的设计、改进提供可靠依据。

1 流固耦合求解方法

流固耦合是指固体在流体载荷作用下会产生变形或运动，而变形或运动的固体同样会对流体的流场特性产生影响，即流固两相介质之间的相互作用［7］。由于闸阀开启时其结构变形小，对流体流动状态影响较小，因此本研究只考虑流体对闸阀结构的影响，即单向流固耦合作用。……