【摘 要】
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复合式空气阀是一种十分必要的水锤防护措施,在输水管道中适当的位置进行布置,可以避免或减少水锤事故的发生,从而实现输水管道的持续安全运行。本文采用数值模拟方法,研究了DN100复合式空气阀在高速排气状态下的排气过程、在关闭密封状态下阀内的气液两相流动和气液两相流对固体结构浮球的单向流固耦合作用,以及在负压进气状态下的进气过程和气体对固体结构浮球的单向流固耦合作用。此外,对DN100复合式空气阀微量排
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复合式空气阀是一种十分必要的水锤防护措施,在输水管道中适当的位置进行布置,可以避免或减少水锤事故的发生,从而实现输水管道的持续安全运行。本文采用数值模拟方法,研究了DN100复合式空气阀在高速排气状态下的排气过程、在关闭密封状态下阀内的气液两相流动和气液两相流对固体结构浮球的单向流固耦合作用,以及在负压进气状态下的进气过程和气体对固体结构浮球的单向流固耦合作用。此外,对DN100复合式空气阀微量排气口口径也进行了优化和分析。本文主要研究内容和结论如下:（1）针对山西省北耽车泵站进行不同工况下水力过渡过程计算,得出泵站停泵两阶段液蝶阀加复合式空气阀联合防护可以显著改善管路的正负压问题,使其满足要求。（2）在高速排气状态下,设置不同的排气压差进行数值模拟计算,得出随着排气压差的增大,出口平均流速逐渐增大。（3）在关闭密封状态下,对气液两相流动和流固耦合作用分别进行数值计算。结论为:1)中截面速度流场中会出现旋涡,且主要分布在浮球周围;2)中截面上气液两相流流体压力的最大值与入口速度呈现正相关关系;3)气相容易集聚的区域,湍流强度较低;4)随着入口速度的增大,浮球外表面应变量的最大值也逐渐增大。（4）在负压进气状态下,设置不同的进气压差进行数值模拟计算,得出随着进气压差的增大,出口平均流速浮球外表面应变量最大值均逐渐增大。（5）以出口平均流速尽量大为目标,利用数值模拟方法寻求DN100复合式空气阀微量排气口最优口径,得出在3-24mm范围内,其最优值为14mm。进一步探索了该微量排气口口径下DN100复合式空气阀内部流场特性,结论为:气流速度和压力产生变化的区域集中分布于微量排气口与阀体的衔接处。（6）基于各种状态下DN100复合式空气阀内部流动机理研究,为其工程应用和优化设计提供技术依据。
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