了解阀门在各种运行条件下的运行方式对于表征其整体性能至关重要。已经开发了行业标准，例如Cv，以标准化评估阀性能的方式。Cv是一个相对值，用于测量阀上给定压力增量下的流量。Cv越大，阀在确定的压降下可以通过的流量就越大。Cv使设计工程师能够快速比较不同型号或品牌的阀门，并找到最适合其应用的阀门。

截止阀什么是截止阀？

截止阀通过球形塞的垂直线性运动来调节流量。每个截止阀均由主体，阀杆，阀塞（即“球”）和阀盖组成。它主要用于调节腐蚀性或高粘度的流体。由于其固有的形状，如果将阀门完全关闭，则大部分流体会在排放侧排出，从而最大程度地减少了腐蚀或堵塞的机会。

模拟压降案例研究：预测通过截止阀的压降

案例模拟所用的几何形状取自GrabCAD，作为标准截止阀，模型中的流量从左向右流动，如下图所示。CFD仿真回答了两个问题：给定压降时产生的流速是多少？以及这相对于插头位置如何变化？此外，可以监控插塞上的流体力以评估结构性能。

对于给定的CAD模型，流体域尚未定义。下一步，必须根据当前几何图形提取流量。这可以在SimScale平台中自动完成。

生成的阀体是阀几何形状的负数，如下所示。为进行仿真准备，同时增加了入口和出口管道的延伸长度，以允许足够的入口长度以充分流动。

截止阀优化模拟的最终目的是什么？

模拟的目的是计算流量系数。作为行业标准，它描述了给定压降下穿过孔板，阀门或其他组件的流速。该方程式使用每分钟加仑/分钟作为流量单位，使用磅/平方英寸的压力作为单位。比重值通常设置为1，即水的比重。标准模拟设置包括定义整个阀门的1 psi压降，然后运行CFD模拟以评估流速。

阀门模拟设置

在入口处定义了1 PSI压力边界条件，在出口处定义了0压力边界条件。运行模拟以计算在6个不同的塞子位置处的流速：1、2、4、6、8和10 mm。所有六个仿真都是在32核计算机上同时运行的，与传统的台式CFD软件相比，这迅速增加了周转时间。

使用以十六进制为主导的自动网格，将一般细度设置设置为中等。为了提高结果的准确性，还添加了特征细化，表面细化，区域细化和壁层以进一步增强网格。

CFD模拟CFD：截止阀的不可压缩分析

然后将几何图形上载到SimScale平台，并选择了不可压缩的流动模拟（当流体速度远小于马赫数时使用）。使用了SSTk-ω湍流模型，并且分析以稳态进行。将水分配给单个CAD实体。该仿真使用32个计算内核运行了1000秒钟（或迭代）。

截止阀压降分析结果

如预期的那样，最高速度是在塞壁和阀座之间。

一个不直观的发现是塞子左侧的速度射流。与其平行于插头/外壳壁喷射出，不如沿垂直方向直射。这与塞子的右侧相反，塞子的右侧具有更可预测的速度射流。这可以通过剖切面可视化，该剖切面显示通过横截面的速度大小。

上图显示了在不同塞子位置开口处作用在塞子上的力。截止阀的位置与力的关系曲线非常难以预测，因此很难判断最大力会在哪里发生。如上图所示，截止阀塞在打开2毫米时承受最大力。