(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210943653.8 (22)申请日 2022.08.08 (71)申请人 浙江理工大 学 地址 310018 浙江省杭州市杭州经济技 术 开发区白杨街道 2号大街9 28号 (72)发明人 张光　程京辉　林哲　陈德胜　 包裕隆　 (74)专利代理 机构 杭州君锐知产专利代理事务 所(普通合伙) 33443 专利代理师 应孔月 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 抑制截止阀流动腐蚀的阀芯模型的构建方 法及阀芯模型 (57)摘要 本发明公开了一种抑制截止阀流动腐蚀的 阀芯模型的构建方法及阀芯模型， 包括建立阀门 模型和初始阀芯模型， 根据阀门模 型和初始阀芯 模型建立二维流道模型； 对二维流道模型进行网 格划分， 并划分成多套具有不同网格数量的流道 网格模型； 对多套具有不同网格数量的流道网格 模型进行网格无关性验证， 保留获得仅一套流道 网格模型； 将仅一套流道网格模 型进行数值模拟 计算得到计算结果； 将计算结果用等值线云图进 行显示， 得到压力云图、 速度云图和壁面剪切应 力云图， 再进行可视化分析； 根据可视化分析结 果对阀芯模型进行调整， 获得改进后的阀芯模 型。 该构建方法采用壁面剪切应力表征截止阀流 动腐蚀速率， 简化了阀芯结构抑制腐蚀效果的判 据， 提高了构建效率。 权利要求书3页 说明书9页 附图7页 CN 115293001 A 2022.11.04 CN 115293001 A 1.一种抑制截止阀流动腐蚀的阀芯模型的构建方法， 其特征在于， 该方法包括如下步 骤： S1： 建立阀门模型和初始阀芯模型， 根据所述阀门模型和初始阀芯模型建立二维流道 模型； S2： 对所述二维流道模型进行网格划分， 并划分成多套具有不同网格数量的流道网格 模型； S3： 对所述多套具有不同网格数量的流道网格模型进行网格无关性验证， 保留获得仅 一套流道网格模型； S4： 将所述仅一套流道网格模型导入ANSYS ‑FLUENT软件中进行数值模拟计算得到计算 结果； S5： 采用ANSYS ‑FLUENT软件的后处理模块将所述计算结果用等值线云图进行显示， 得 到压力云图、 速度云图和壁 面剪切应力云图； S6： 对所述压力云图、 速度云图和壁面剪切应力云图进行可视化分析， 采用壁面剪切应 力表征截止阀流动腐蚀速率； S7： 根据可视化分析 结果对所述阀芯模型进行调整， 获得改进后的阀芯模型。 2.根据权利要求1所述的一种抑制截止阀流动腐蚀的阀芯模型的构建方法， 其特征在 于， 建立阀门模型和初始阀芯模型， 根据所述阀门模型和初始阀芯模 型建立二 维流道模型， 包括： S11： 根据实际截止阀结构对阀体、 阀盖、 阀杆进行三维建模， 获得初始阀门模型； S12： 根据设计要求对初始阀芯进行建模， 获得初始阀芯模型； S13： 将所述初始阀芯模型与所述初始阀门模型进行配合， 获得完整阀门模型； S14： 根据所述完整阀门模型的流道结构中心断面， 建立 二维流道模型。 3.根据权利要求1所述的一种抑制截止阀流动腐蚀的阀芯模型的构建方法， 其特征在 于， 在网格划分中， 网格 类型采用非结构网格， 调整网格质量到 0.3以上。 4.根据权利要求1所述的一种抑制截止阀流动腐蚀的阀芯模型的构建方法， 其特征在 于， 对所述多套具有不同网格数量的流道网格模型进行网格无关性验证， 保留获得仅一套 流道网格模型， 包括： S31： 将所述流道网格模型中流道的流量系数和阻力系数， 根据 所述流道网格模型中的 网格数量将多套流道网格模型从大到小进 行排序， 然后按照从大到小排序依次对各相 邻两 套流道网格模型的流 量系数和阻力系数 结果进行比较： S32： 若当前相邻两套流道网格模型计算获得的流量系数和阻力系数结果中， 前者相对 于后者的差距在给定阈值范围以内， 则进行S3 3； 若当前相邻 两套流道网格模型计算获得的流量系数和阻力系数结果中， 前者相比后者 的差距不在给定阈值范围以内， 则进行S34； S33： 选取该相邻两套流道网格模型中网格数量较少的一套流道网格模型， 再回到S32 进行下一相邻两套流道网格模型的流 量系数和阻力系数 结果比较； S34： 不再按照排序进行后续相邻两套流道网格模型的比较， 并且在前者排序 前面增设 一套流道网格模型， 该套流道网格模型的网络数量为前者的n倍， 再将前者和新增的流道网 格模型作为相 邻两套流道网格模型回到S 32进行流量系数和阻力系数结果比较,其中n为正权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115293001 A 2实数； 不断重复上述S32 ～S34直到保留得到一套流道网格模型。 5.根据权利要求1所述的一种抑制截止阀流动腐蚀的阀芯模型的构建方法， 其特征在 于， 将所述仅一套流道网格模型导入ANSYS ‑FLUENT软件中进行数值模拟计算得到计算结 果， 包括： S41： 将所述仅一套流道网格模型 载入ANSYS ‑FLUENT软件中； S42： 定义求解器， 其中所述求解器类型采用压力求解器， 在时间类型上采用稳态计算 方式， 求解器的速度方程采用绝对速度处理， 求解器中设置环境压力为大气环 境压力， 根据 实际重力方向设置 重力加速度方向； S43： 采用Standard  k‑ε湍流模型作为计算模型进行模拟， 根据管道阀门的实际情况选 用对应的材 料； S44： 设置边界条件， 其中进口采用压力进口， 出口采用压力出口， 进出口压力根据实际 不加降噪基本结构的进出口压力进行设定， 根据管道阀门的实际工作环境设定进 出口温度 值， 进出口温度值以外的其 余边界均设为无滑 移边界条件； S45： 选用SIMPLE算法作为求解方法， 其 中所述SIMPLE算法中的梯度离散方式采用基于 单元体的最小二乘法， SIMPLE算法中的压力、 动量、 能量离散方式均采用二阶迎风格式， SIMPLE算法中的间歇因子采用二阶迎风格式， SIMPLE算法的初始条件设置为全局初始化； S46： 设置迭代步数和求 解残差； S47： 进行计算得到计算结果。 6.根据权利要求1所述的一种抑制截止阀流动腐蚀的阀芯模型的构建方法， 其特征在 于， 采用ANSYS ‑FLUENT软件的后处理模块将所述计算结果用等值线云图进行显示， 得到压 力云图、 速度云图和壁 面剪切应力云图， 包括： 在ANSYS‑FLUENT软件的后处理模块 中调出压力的等值线对话框， 在等值线对话框中选 择压力， 做出压力云图； 在后处理模块中调出速度的等值线对话框， 在等值线对话框中选择速度， 做出速度云 图； 在后处理模块中调出壁面剪切应力的等值线对话框， 在等值线对话框中选择壁面剪切 应力， 做出壁 面剪切应力云图。 7.根据权利要求1所述的一种抑制截止阀流动腐蚀的阀芯模型的构建方法， 其特征在 于， 在对所述壁面剪切应力 云图进行可视化分析中， 阀门流动腐蚀速率与壁面剪切应力存 在正相关 关系， 用壁 面剪切应力表征流动腐蚀速率， 具体表达式如下： CR*＝a(w+0.01)b·ecT·(i·wss2+j·wss+k) 式中： CR*为流动腐蚀速率； w为腐蚀介质质量浓度； T为温度； wss为壁面剪切应力， a、 b、 c、 i、 j、 k均为常数。 8.根据权利要求1所述的一种抑制截止阀流动腐蚀的阀芯模型的构建方法， 其特征在 于， 根据可视化分析 结果对所述阀芯模型进行调整， 获得改进后的阀芯模型， 包括： 根据所述总压云图中的压力分布情况， 当出现阀芯模型对应的区域出现压力分布较乱 情况下， 所述压力 分布较乱区域为压力 云图中存在三种及以上色块的区域， 则更改阀芯模 型形状和更改阀门模型 形状；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115293001 A 3