沟槽闸阀气体内漏喷流声场的数值模拟知识

沟槽闸阀气体内漏喷流声场进行模拟，分析其声场特性，为阀门内漏的声学检测提供依据。阀门气体内漏喷流噪声源成份复杂，可看作由单子、偶子和四子声源共同作用的结果。四子声源在喷流噪声中占主导地位，所以选取四子声作为闸阀气体内漏喷流噪声源。沟槽闸阀气体内漏过程中，由于气体湍流流动及阀体壁面的影响，内漏噪声分布复杂。在闸板与阀体底面形成的扩压空间里，两次截流所产生的噪声在此空间相互作用，形成大量的声涡，也是整个闸阀中声场强的位置。随着开度变小，扩压空间随之减小，空腔内的声压也降低。下游声场强度受影响很小，但对声场的指向性影响很大。

下面，来讲讲沟槽闸阀气体内漏喷流声场的数值模拟：

一、针对闸阀气体内漏喷流过程，考虑喷流速度对声传播的影响，气动力声方程为基础，采用时域差分法，边界处理上综合使用了全反射和无反射两种边界条件，建立了闸阀气体内漏声场数值模拟方法。

二、声场模拟结果表明：内漏喷流噪声的传播受内漏气流喷柱扰动和闸阀内壁反射等因素的影响，具有不错的方向性，而且不同的开度对应不同的喷柱状态和喷射角度，这都直接影响着下游声场的指向性和声压的分布。

三、闸阀内漏形成的2处喷流声源，其向上、下游声场传播过程中，大声压尸，随着取样半径R的增大逐渐降低。在相同取样半径上下游大声压比上游大声压大15-30db。

四、在闸板与阀体内壁面形成的扩压空间，两次截流所产生的喷流噪声在此空间相互作用，形成大量的声涡。该处声压强，是声学检测的佳位置。

沟槽闸阀安装要求如下：

维修工和管道工应该学会识别管线安装图及各类阀门表示符号，施工时，对一般阀门安装位置和走向的改进，有自行处理的能力。安装阀门时，阀门的操作机构离操作地面宜在1.2m左右。当阀门的中心和手轮离操作地面超过1.8m时，应该对操作频繁的阀门设置操作平台。阀门多的管道，阀门尽量集中安装在平台上，便于操作。对高度超过1．8m并且不经常操作的单个阀门，可采用链轮、延伸杆、活动平台以及活动梯等设施。当阀门安装在操作地面以下时，应该设置伸长杆或地井。地井应该加盖板。水平管道上的阀门，其阀杆好垂直向上，不宜将阀杆朝下安装；阀杆朝下不仅操作、维修不便，阀门还容易腐蚀。落地阀门安装位置倾斜，也会使操作不便。并排安装在管道上的阀门，应该有操作、维修、拆装的空间位置，其手轮之间的净距不可以小于100mm；如间距较窄，应该将阀门交错排列。对开启力矩大、强度较低、脆性和重量大的阀门，应该设置阀架，以便支承阀门，并减少支管道上的阀门，尽量将阀门安装在靠近总管道的位置上。阀门不应该安装在靠近容易受冲击的地方，应该考虑其所在位置振动小、环境宽敞、便于维修。

沟槽闸阀主要作为接通或切断管道中的介质用，即全开或全闭使用。在核电站中，闸阀受到高温高压流体的作用，必然会产生变形及应力。为了防止全开时闸阀变形或应力超过许用值而造成的结构破坏，对其进行计算。由于沟槽闸阀工作时结构的变形很小，对流体流动状态及温度的变化影响也很小，故此处只考虑流体压力及温度对闸阀结构的影响，即单向藕合作用。沟槽闸阀的三维实体模型要能准确地反映结构的实际情况，同时在确定计算精度的前提下，模型应尽可能简化。闸阀的承压边界主要包括阀体、阀盖和闸板，从力学特性上分析，可以认为阀体、阀盖和闸板作为一个整体来承受内压。因此，在建立有限元模型时，将阀体、阀盖和闸板作为一个整体进行建模，忽略它们之间的连接螺栓。简化处理一些不影响闸阀总体性能的特征，忽略一些倒角，得计算模型。