高压加热器分流量孔板数值模拟方法分析
【期刊】使用SPH对薄壁高压模具的“数值模拟”进行流量分析和校验-中文翻译(定)[
使用SPH对薄壁高压模具的“数值模拟”进行流量分析和校验1 引言高压压铸（HPDC)，是汽车和家用产品以及电子行业用大容量、低成本金属部件制造的一个重要工序。
在高压条件下，通过复杂的浇口和浇道系统，将液态金属（通常为铝、镁或锌）高速（30～100m/s）注入模具。
模具的几何复杂性通常会产生强烈的三维液体流，使得自由面上带有明显的碎化和飞溅痕迹。
模具各部件的填充顺序以及排气道的布置，对于形成夹带空隙最小的均质铸件是极其重要的。
这受到浇注系统的设计和模具的几何形状的影响。
数值模拟为研究不同模具设计和填充过程的有效性提供了有力的高性价比方法，最终改善了产品质量和过程生产力，包括模具填充更有效的控制以及模具的热性能。
在模拟这些高压压铸流时，经证明十分有效的模拟技术是光滑粒子法（SPH）。
基本方法的评论，见Monaghan【21～23】，其在工业领域中的应用（例如“压力铸造”）评论，见Cleary等人【9】。
光滑粒子法是模拟热量流和质量流的拉格朗日（无网格）方法，非常适合于模拟这里发现的复杂的飞溅自由面流体。
在光滑粒子法中，材料接近于可到处移动的粒子，而不是固定的网格或网孔。
这些粒子正在移动内插点，这些内插点载有相关的物理性质，如流体质量、温度、焓、密度和其他任何性质。
由纳维-斯托克斯方程式确定，粒子间作用力，以确保粒子合成运动与相应实际流体运动一致的方式，通过平滑粒子附近的信息来计算的。
光滑粒子法在模拟各种压力铸造过程方面的优势如下：• 可以容易自然地模仿复杂自由面和材料交界面的状态，包括碎化。
•拉格朗日框架是指动量方程内没有非线性项，因此该方法可以很好地处理受动量控制的流体。
• 能够算入热收缩。
•能够很容易地跟踪微观结构和成分信息。
•能够预测氧化物的形成和气体卷入，将它们直接作为模拟的一部分。
复杂的物理特性，诸如多相、实际的状态方程、压缩性、凝固、破裂、多孔介质流、电磁以及材料性质的历史依赖性，较欧拉法而言，更容易实施。
高压加热器管板计算方法简析
高压加热器管板计算方法简析顾琼彦;虞佶;奚磊【摘要】高压加热器是核电和火力发电厂机组热力系统中重要的承压设备,高压加热器在汽水参数较高、工况恶劣的状态下运行.因此,保证高压加热器的安全稳定运行,对于整个发电机组具有十分重要的意义,而高压加热器的结构设计是否符合有关标准,则是高压加热器能否安全稳定运行的前提.现分别采用压力容器的常规设计方法和分析设计方法,对高压加热器的主要受压部件管板进行设计,并做了详细的计算分析与比较.【期刊名称】《电站辅机》【年(卷),期】2011(032)003【总页数】5页(P13-17)【关键词】高压;加热器;参数;管板;计算;标准;分析:应力【作者】顾琼彦;虞佶;奚磊【作者单位】上海电气电站设备有限公司电站辅机厂,上海,200090;上海电气电站设备有限公司电站辅机厂,上海,200090;上海电气电站设备有限公司电站辅机厂,上海,200090【正文语种】中文【中图分类】TK264.91 概述电厂的高压给水加热器（简称高加）是利用汽轮机抽汽对给水进行加热的装置，高加的合理使用可提高电厂的热效率，降低能耗，并有助于机组的安全运行。
高加由管板、壳体、水室封头、管束等部分组成。
其中管板是高加的关键部件之一，管板上分布着许多管孔，与换热管组装后，将起着分隔管程、壳程空间的作用，避免冷、热流体混合。
管板的结构复杂，管板上的压力载荷主要有三种情况：管程压力Pt的单独作用力，在机组启动时，先开启管程的初始瞬间会出现这种工况；壳程压力Ps单独作用力，在机组启动时，先开启壳程的初始瞬间会出现这种工况；管程压力与壳程压力同时作用时，即同时开启管程和壳程的瞬间和当高加正常运行时，均会出现这种工况。
按照已建工程的经验，高加的管程压力远高于壳程压力的设计条件，管板的最大应力强度一般不会出现在壳程压力单独作用下的工况中。
2 高加的设计标准高加管板的常规设计标准主要有美国的ASMEⅧ－1、TEMA、HEI；法国的CODAP、英国的BS1500；日本的JIS和我国的GB151等标准。
调压室设计中压力均匀分布的数值模拟
调压室设计中压力均匀分布的数值模拟为了确保调压室内的气体压力能够均匀分布，需要进行数值模拟来优化调压室的设计。
本文将介绍采用数值模拟方法来实现调压室内的压力均匀分布，并提供一些优化建议。
首先，我们可以采用计算流体力学（CFD）方法进行数值模拟。
该方法可以模拟流体流动和压力分布，通过求解控制方程来获得流场的各个参数。
在这个任务中，我们需要关注压力分布。
为了进行数值模拟，首先需要获取调压室的几何模型，并设置边界条件和初始条件。
边界条件包括进气口和出气口的压力和流速，以及调压室壁面的摩擦阻力。
初始条件可以根据具体的实际情况来设置，例如设定初始压力分布。
在进行数值模拟之前，需要确定一些关键参数，如调压室的尺寸、进出气口的位置和形状以及进出气口的尺寸等。
这些参数将直接影响调压室内的压力分布。
可以通过试验或经验来确定这些参数的初步数值，并在数值模拟中对它们进行调整以实现压力均匀分布。
进行数值模拟时，我们需要选择合适的离散化方法和求解器。
离散化方法包括有限体积法、有限元法等，可以根据模型的复杂程度和计算资源的情况选择合适的方法。
求解器的选择则取决于所采用的离散化方法，常用的求解器有SIMPLE算法、PISO算法等。
在进行数值模拟之后，我们可以通过计算结果来评估调压室内的压力分布情况。
一种常用的评估方法是计算调压室内的平均压力和压力梯度。
平均压力可以用来评估压力的均匀性，而压力梯度则可以用来评估流动的稳定性。
如果发现调压室内存在较大的压力差或非均匀分布的现象，可以通过调整调压室的几何参数或优化进出气口的设计来改善。
为了获得更准确的数值模拟结果，还可以考虑引入某些流动改善设计措施。
例如，在调压室内增加导流板、调整进气口和出气口的位置或角度，或增加适当的扩散器和缩流器等。
这些措施可以改善气流的流动路径，优化压力分布。
在进行优化设计时，还应考虑安全性和经济性。
调压室内的压力分布应满足相关的安全标准和要求，同时要尽量减少设备和材料的成本。
数值模拟基础
电磁学
总结词
数值模拟在电磁学领域的应用包括电磁场、电磁波的传播和散射等问题的研究。
详细描述
数值模拟通过建立电磁场和电磁波的数学模型，利用数值算法进行求解，可以模 拟和分析电磁波的传播、散射、吸收等过程，为电磁设备的设计和优化提供支持 。
传热学
总结词
数值模拟在传热学领域的应用涉及温 度场、热流场的模拟和分析，以及热 能转换和热能利用的研究。
的应用范围。
06
数值模拟案例研究
案例一：流体动力学中的湍流模拟
总结词
湍流模拟是流体动力学中一个重要的数值模拟任务，用于研究流体在高速流动状态下的 复杂行为。
详细描述
湍流模拟涉及流体在高速流动时产生的复杂、无规则的流动现象。通过数值模拟，可以 模拟和分析湍流在不同条件下的表现，为工程设计和优化提供依据。常用的湍流模拟方
05
数值模拟的挑战与解决 方案
网格生成技术
总结词
网格生成是数值模拟中的关键步骤，它决定了计算精度和计算效率。
详细描述
网格生成技术是数值模拟的基础，它涉及到将物理问题离散化为有限个网格点，以便进行数值计算。网格的生成 需要考虑计算精度、计算效率以及物理问题的特性。对于复杂形状和边界条件的处理，需要采用复杂的网格生成 技术，如适应性网格生成技术。
数值模拟的重要性
解决实际问题
数值模拟能够解决许多实际问题，如流体动力学、气 候变化、材料科学等。
预测与优化
数值模拟能够预测系统的行为，优化设计方案，提高 产品性能。
科学研究和教育
数值模拟在科学研究和教育领域也具有重要应用，如 物理、化学、生物等学科的模拟实验。
数值模拟的基本步骤
建立数学模型
根据实际问题建立数学模型， 包括物理方程、边界条件和初
孔板流量计孔型对流场影响的数值模拟
孔板流量计孔型对流场影响的数值模拟
刘鑫;党睿;毛斌;杨宁;王战辉;郭伟;任梦娇
【期刊名称】《化工科技》
【年(卷),期】2022(30)5
【摘要】针对孔板流量计测量精度及节能降耗的要求,对5种结构的单孔板进行了数值模拟研究。
进行了数值模拟与标准孔板实验比对,对模拟方法的可靠性进行了验证,在此基础上进一步完成了5种结构10组流速下的数值研究。
通过速度矢量图得出孔口后流态的变化;计算流量系数,得出流量系数与雷诺数关系曲线、轴线距离与压力关系图、压差与雷诺数关系图。
结果表明,5种孔板中外凹型孔板流量计Ⅱ因为板前缓冲段较为理想,对流体起到了整流的作用,减弱了板前流体死区的形成和板后涡流的形成,降低了孔板流量计的压力损失,且流量系数大,随雷诺数增大压差增大缓慢,压力恢复快。
【总页数】5页(P44-48)
【作者】刘鑫;党睿;毛斌;杨宁;王战辉;郭伟;任梦娇
【作者单位】榆林学院化学与化工学院;陕西省计量科学研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TH71
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数值模拟高温高压射孔增压计算
数值模拟高温高压射孔增压计算中文摘要: [目的] 针对210 MPa、300℃高温高压射孔系统中，爆炸冲击产生的压力增量问题，需计算出压力增量，以保证射孔系统的安全；[方法] 通过数值模拟计算，分析高温高压容器在准静态射孔过程中，作用到容器内壁的瞬态冲击载荷应力，得出爆炸冲击波在容器中产生动态压力增量；[结论] 确定合适的釜体设计压力，确保该设计压力能够涵盖射孔时的静态工作压力、射孔瞬间产生的动态压力增量。
关键词：数值模拟高温高压射孔增压引言随着油井深度的不断增加，油井中的温度和压力等参数也不断提升，如何完成对油井真实储层环境的模拟，并在此环境下评价射孔系统的射孔效能也成为国外各大石油产业相关公司和研究机构正在研究的课题。
目前国内外已有相关研究机构对炸药在容器中爆炸引起的动态压力增量进行了相关研究，但对研究釜体中射孔弹的爆炸在容器内壁引起的压力增量具有一定借鉴意义，但二者在很多关键因素上有较大差别：1）已有研究中炸药在釜体中爆炸时釜体内压力为常压，本釜体中射孔弹爆炸时釜体中已有较高压力；2）已有研究中试验温度为常温，本釜体中试验温度为高温；3）已有研究中炸药与釜体之间仅有单层介质，本釜体中射孔弹的高能炸药与釜体之间有多层复杂介质（包括射孔弹壳、空气、射孔枪管和水）；4）已有研究中炸药的爆炸是朝向空间的各个方向的，本釜体中射孔弹的爆炸是定向的。
以上种种差别决定了对在本釜体中计算射孔弹爆炸引起的动态压力增量不能完全沿用已有的研究方法，需要有针对性地建立一种数学模型，并对该数学模型进行数值模拟。
1基本参数本文中设计的射孔容器如图1.1所示，射孔枪置于容器内部的井筒中，射孔枪端部距离上密封头800mm。
容器为PCrNi3MoVA材料，内径350mm，试验射孔前最高工作压力210MPa，最高工作温度300°C，井筒内径190mm，高度为350mm。
射孔枪外径为102mm，壁厚10mm，所用材料为P110石油套管，屈服强度862MPa。
加热炉风管的数值模拟
加热炉风管的数值模拟作者：王一陶来源：《山东工业技术》2015年第09期摘要：为保证空气被均匀分配到两台独立的预热器，本文对风道气流分布进行了探讨，以三维稳态湍流模型为基础，通过数值模拟，给出了风道导流板的设置方案，得出了空气在风道内的速度分布。
关键词：导流板；气流分布；数值模拟；加热炉1 前言国内某大型炼厂加热炉，预热器由两台独立并行的模块组成，其冷空气入口直接与通风机相连。
因场地限制，通风机和预热器位置已固定，但必须保证空气被平均分配到两台预热器，否则会引起换热不均，降低转化炉热效率。
2 风道的物理模型文中的风管是指连接通风机出口与预热器入口的管道。
研究对象空气为牛顿流体，并假定其不可压缩。
边界条件：入口：给定入口截面压力；出口：对风道压降进行理论计算，并对比以前项目实测风道压降后确定。
收敛条件：残差绝对值小于10-3。
计算方法：三维稳态湍流流动，k-ε双方程模型。
初始条件：T空气=T环境=300 K；Q流量=88m3/s；P入口总压=4800Pa； V速度=25m/s；P静压=4430Pa；ρ=1.177kg/m3；Re=ρvD/η=2×105；I湍流强度≈3.5%。
3 数值模拟及结果分析先对初步方案进行分析，优化后得到合理的模型，在此基础上设置导流板，得到比较理想的实用模型。
初次模拟得知，局部区域形成漩涡，有反向气流，增大了压力损失，要避免这种情况，需对初步方案进行优化。
对壁板进行弧形圆滑处理，并调整风道壁板角度。
优化后，消除了漩涡及反向气流。
且其速度的分布区间明显较初步方案集中，气流分布更加均匀。
为使两台预热器得到性质基本一致的两股气流，在风道入口至出口截面中心线间设置导流板，如图1：从图1可以看出，此方案消除了漩涡，并且出口速度分布比较均匀。
图2中可以看到出口截面从下往上X向速度大体呈增大的趋势，由于空气不可压缩，在区域D1、D2上流量Q1≠Q2，并且其差值较大。
后者X向速度的绝对值呈先增大，后减小，再增大的趋势，其拐点在导流板根部附近；截面下半部分速度均值稍小于上半部分，在将导流板由出口中心线上移0.5m后，下半部分流通面积增大，导致上、下部分流量Q1≈Q2。
高速高温射流冲击传热特性的数值模拟
必要．
收 稿 日期 ：０ ０ １．０ ２ １ —１１
冲击传热特 性的分析 ， 而在高温高速下射流 冲击 的传
热特性 分析 尚未发现有成熟 的理论．
本文作者利用 数值 模拟 方法对 高速 高温 射流 冲
作 者 简 介 ： 永 杰 （９ ５ ） 男 ， 士 研 究 生 ， 究 方 向为 船 舶 特 种 装 置 赵 １８ 一 ， 硕 研
数及 冲击 距 离 对 换 热 特 性 的 影 响． 吉 裕 、 丽 浩 钱 平 等 研 究了冲击角对 侧 向冲击 强化换 热效 果及对 驻
点位 置的影 响 ， 并运用场协 同理论分析 了射流过 程 中 强化换 热的机理． 但上述研究都是常温低速下 的射流
流 冲击 的物理性质并不 清楚 ， 一些机理和现象仍 未得 到合理 的解释． 随着射 流技术 越来越多 的运用 到大型
Ｋ ｙｗ ｒｓｊ ｐｎ ｅ ｎ ； ｅｔｒｎ ｅ ｃａａｔ ｉｉ ； ｍ ｉ ｅ ｅｔ ａａ ｅ ｒ ｎ ｍ ｒａ ｓ ｕａｉ ｅ ｏｄ ：ｔｍ ｉ ｍ ｔ ｈａ ｔ ｓ ｒ ｈｒｃ ｒｔｓ ｉｐｎ ｍ ｎ ｐ ｒｍ ｔ ； ｕ ｅｉ ｌ ｉ ｌｔ ｎ ｅ ｉ ｇｅ ａｆ ｅ ｃ ｓ ｇ ｅ ｃ ｍ ｏ
Ｏ 引 言
一
些学者对射流 冲击传热特性进行 了研 究． 陈庆
射流冲击传热作 为一 种极其 有 效 的强化 传热方 法， 在许 多工程领域 中得到 了广泛 的应 用 ， 如纺织 品 、 纸 张 、 材的干燥 ， 木 钢铁 的冷却及加热 ， 内燃机 活塞 的
油冷等 ； 尖端技术 中 ， 空发动机涡轮 叶片的冷却 、 航 计
Ｚ Ａ ｏ ｇｊ ，Ｌ ｏ ｇｊ Ｈ Ｏ Ｙ ｎ －ｅ Ｕ Ｙ ｎ －ｎ ｉ Ｎ ．０ Ｒ ｓａｃ ｔｕｅ Ｃ Ｉ Ｓ ａｇａ ２ ０ ３ ４ ｎｉ １ ｈｎ ）
热压模具设计中温度分布的数值模拟研究
热压模具设计中温度分布的数值模拟研究热压模具是现代制造业中常用的工具，用于加工各种材料，包括塑料、金属等。
在热压过程中，温度分布的合理控制对于产品质量和生产效率具有重要影响。
本文将从数值模拟的角度，探讨热压模具设计中温度分布的研究。
热压模具的设计需要考虑多个因素，其中温度分布是一个关键问题。
温度分布的不均匀会导致产品质量不稳定、表面缺陷等问题。
因此，通过数值模拟研究温度分布，可以为模具设计提供重要参考。
首先，我们需要建立热压模具的数值模型。
模具的几何形状、材料特性以及工艺参数都需要考虑进去。
通过有限元方法，可以将模具划分成小的网格单元，并建立数学模型来描述热传导过程。
通过求解数学模型，可以得到每个网格单元的温度分布。
其次，我们需要确定模具的边界条件。
边界条件包括模具与环境的热传导、加热方式等。
这些条件对于温度分布有重要影响。
例如，模具与环境的热传导会导致温度梯度，而加热方式的选择则会影响温度的均匀性。
因此，在数值模拟中，我们需要合理选择边界条件，并进行参数敏感性分析。
接下来，我们可以进行数值模拟计算。
通过求解数学模型，可以得到每个网格单元的温度分布。
在计算过程中，我们还可以考虑其他因素，如材料的热膨胀、热应力等。
这些因素对于模具的变形和疲劳寿命有重要影响。
因此，在数值模拟中，我们可以通过耦合多个物理过程，来研究温度分布对模具性能的影响。
最后，我们可以对数值模拟结果进行分析。
通过分析温度分布的特点，我们可以评估模具设计的合理性，并提出改进方案。
例如，如果温度分布不均匀，我们可以考虑调整模具的结构或加热方式，来改善温度分布。
如果温度梯度较大，我们可以考虑增加散热装置，以降低温度梯度。
通过这样的分析，我们可以优化热压模具的设计，提高产品质量和生产效率。
总之，热压模具设计中温度分布的数值模拟研究是一个复杂而重要的课题。
通过数值模拟，我们可以深入理解温度分布的规律，并为模具设计提供重要参考。
未来，随着计算机技术的不断发展，数值模拟将在热压模具设计中发挥越来越重要的作用。
钻孔高压压水试验的数值模拟
K xx = K yy = K zz = 1×10 8～1×10 7 m/s。α = 0.5～1.2；
[2～7]
体积内裂隙条数为 ρ ，半径为 r ，引入裂隙概率密 度函数 E (n，r，e ) ，则有
K ij = λ ( Pkk δ ij − Pij )
(2)
式 中 ： Pij 为 裂 隙 网 络 的 几 何 张 量 ， 且 有 Pij =
πρ 4
∫ ∫ ∫
0 0
em
rm
Ω
r 2t 2 ni n j E (n，r，t )dΩ drdt ， 对应于平
第 25 卷 第 5 期 2006 年 5 月
岩石力学与工程学报 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering
Vol.25 No.5 May，2006
钻孔高压压水试验的数值模拟
魏 宁 1，李金都 2，傅旭东 1
(1. 武汉大学 土木建筑工程学院，湖北 武汉 430072；2. 黄河水利委员会 勘测规划设计研究院，河南 郑州 450003)
板层流状态，em ，rm 分别为裂隙最大等效宽度和最 大半径； Pkk = P 11 + P 22 + P 33 ； λ 为反映裂隙连通性 的系数。这些是结构面网络的主要几何要素，综合 反映了岩体结构的统计性质[11]。
2.4 裂隙的力学、渗透特征
，而采用数值方法研究的工作还鲜见报导。
为了进一步讨论高压力下岩体的渗透特性，本 文根据高压压水试验孔位处的岩体结构特征和压水 试验资料，建立了岩体渗流场和应力场耦合的数学 模型，并考虑紊流、层流、扩张、劈裂、冲蚀和淤 堵现象，尝试用数值模拟来研究高水头压力下岩体 的渗透特征和机制，同时对岩体渗透性进行合理评 价。
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高压加热器分流量孔板数值模拟方法分析
唐卉，刘超，王志坚
（哈尔滨锅炉厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨150046）
摘要：数值模拟分析是继理论分析方法、实验观测方法之后的又一最有力的研究、求解、设计工具，本文利用基于ANSYS Workbench平台的CFX软件，进行了压力场与速度场分析，提出了高压加热器分流孔板孔径的优化设计思路与方法。
关键词：节流孔板；数值模拟；优化
High Pressure Heater Throttle Orifice Numerical
Simulations Method Analysis
Tang Hui，Liu Chao，Wang Zhijian
（Harbin Boiler Co., Ltd., Harbin 150046, China）
Abstract:Numerical simulations analysis is another powerful tool to research, solve and design engineering-oriented works besides the methods of theoretic analysis and experimentation observation. The paper makes use of the software of CFX based on ANSYS Workbench to analyse pressure field and velocity field, then putting forward the optimization method for orifice diameter.
Key words: throttle orifice; numerical simulations; optimization
1 前言
我公司正在承担国内首批百万单系列外置蒸冷器高压加热器的研制工作，其中外置蒸冷器与高压加热器并联布置，给水需进行分流，在计算中分流量理论计算与实际分流的偏差，直接影响整个高压加热器系统的性能，进而影响整个机组的热效率。
因此高压加热器系统中去往蒸冷器的并联管道上的分流量孔板设置合理与否，至关重要。
本文通过对数值模拟分析方法的研究，建立了分流量孔板压力场和速度场，模拟分流过程中最真实的工作流态，并对模拟分析方法进行优化，从而确定合理的节流孔径。
分流量孔板工作原理是：在管道的适当地方将孔径变小，当流体经过缩口，流速会增加，流速的增加伴随着压力的降低，当流体进入节流孔板后更大的区域，速度下降，压力增加，但下游压力不会完全恢复到上游的压力，这是由于较大内部紊流和能量消耗的结果。
此过程中，由于孔板的局部阻力，使得流体的压力降低，能量损耗，从而达到分流的目的。
本文分析的分流量孔板简图如图1.1。
图1.1 孔板阻力
d—节流孔直径；D—管段的内径；w—流速；h—点1和点2之间的阻力损失
孔板的计算原则为：主给水量流经孔板的中孔所产生的阻力与蒸汽冷却器的给水阻力相等，即图1中流经点1、点2之间的孔板阻力与点1、点2之间流经蒸汽冷却器的给水阻力相等[1]。
实际运行工况中，经过孔板的给水阻力自然地等于并联区段的蒸汽冷却器的给水阻力，它自动改变分流出的水量而达到阻力的自然平衡，所以选择的孔板孔径决定了分流出的给水流量。
2 节流孔板孔径的初步计算
2.1管道的主要技术参数见表2.1
表2.1 管道主要参数
注：由压强和温度可知，给水不会产生闪蒸和空化现象，所以，本次计算不予考虑。
2.2计算过程：
根据压强P1和温度t查得水的密度ρ=758.4376kg/m3,在进出口端面列能量方程[2]
z1 ++ = z2 ++ +h
由于管路水平放置，故z1=z2；管道为等径直管，故
=
因此，理论阻力损失h= ==7.67m
体积流量
Q V== =0.7945 m3/s
入口流速
ω= = =5.249m/s
节流孔板阻力系数
ζ= = =5.46
查图2.1得：（d/D）2 =0.45
图2.1 []2-ζ曲线
所以，节流孔径d=D=×439mm=294.5mm
本次模拟初步取d=295mm。
由于查上表时存在误差，所以d的取值并不精确，此时只能取一个近似值，通过优化方法使该值进一步精确。
另外，根据强度计算及经验值，取节流孔
板厚度δ=20mm，材料选择06Cr19Ni10，其结构简图如图2.2。
图2.2 结构简图
3 模拟过程
3.1模型及网格划分
图3.1 整体及孔板模型与网格
3.2 边界条件
图3.2 入口与出口
入口边界条件：入口流速5.249m/s，入口水温299℃。
出口边界条件：压强34.25MPa。
3.3压力场分析
在节流孔板前后一段距离内，由于节流作用，压力场变化会非常明显，假设距孔板前端面X1处压力开始发生变化，距孔板后端面X2处压力趋于平稳，则从入口到X1压力基本不变，X1到X2压力变化比较剧烈，X2到出口压力又基本不变，但由于节流孔板的阻力损失，压力不能恢复到入口段压力，压力具体变化趋势见图3.3.1和图3.3.2。
模拟得出的入口压力为34.3087MPa。
图3.3.1 压力分布云图
图3.3.2 压力沿轴向变化趋势
3.4速度场分析
在3.3节中说过，在节流孔板前后一段距离内，由于节流作用，压力场变化会非常明显，这就会导致这段距离内速度场变化也会非常明显，假设距孔板前端面X1处压力开始发生变化，距孔板后端面X2处压力趋于平稳，则从入口到X1流速基本不变，X1到X2流速变化比较剧烈，X2到出口流速又基本不变，具体变化趋势见图3.4.1和图3.4.2。
另外，由于经过节流孔板后压力先减小后增大，所以，在节流孔板后一段距离内会产生涡流现象，见图3.4.3。
图3.4.1 速度分布云图
图3.4.2 速度沿轴向变化趋势
图3.4.3 速度矢量分布图
3.5 模拟结果
4 优化思路与方法
一般的模拟思路：根据节流孔板孔径、管道内径、入口流速、出口压强模拟出进出口压差，当压差与已知条件存在误差时，改变节流孔板孔径再次计算，如此重复试验直到压差合适。
可见，一般的模拟思路计算起来非常费时费力，需要不断重复试验，且很难找到压差最佳点。
优化思路：输入条件不变，把节流孔板孔径和进出口压差进行参数化，节流孔板孔径为输入参数，进出口压差为输出参数，给出孔径的变化范围，即可算出每个孔径对应的压差。
5 优化过程
在 2.2节中提到，理论压损为0.057MPa，现在我们得出孔径d=295mm时，压损为0.0587MPa，所以，为了达到0.057MPa的压损，孔径d应大于295mm，据此，提出以下优化过程。
一、参数化。
将节流孔板孔径d设为输入参数，进出口压损△P设为输出参数。
二、参数设置。
将输入参数d的变化范围设置为295mm-310mm，每隔2.5mm取一个设计点[3]，之后，进行计算。
三、优化结果。
结果如图5.1，横坐标为孔板半径d/2，纵坐标为压损ΔP。
图5.1 d/2-ΔP曲线
ΔP在0.057MPa附近时，取值情况如下：
所以，为了得到ΔP=0.057MPa的压损，取孔径d=296.4。
但考虑产品制造因素，取d=295mm。
6 结论
本文通过对实际工程分流量孔板的数值模拟分析，有效获取了分流量孔板适宜的孔径。
通过对孔板内部流场的分析，建立了优化模拟的方法，为后续工程设计奠定了基础。
参考文献
[1].蔡锡琮.高压给水加热器.北京市：水利电力出版社，1995.
[2].陈卓如，金朝铭，王洪杰，王成敏.工程流体力学.北京市：高等教育出版社，2004.
[3].王国峰.Workbench的基础应用—流体仿真.北京市：国防工业出版社，2012.
作者简介：唐卉（1970—），女，哈锅辅机容器设计开发处处长，高级工程师，学士学位，一九九二年毕业于甘肃工业大学，主要从事火电和核电汽轮机辅机、压力容器设计研发及管理。
联系电话：0451—82198615。
作者地址：哈尔滨锅炉厂有限责任公司辅机容器设计开发处。