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三偏心蝶閥的動水力矩計算

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更新時間：2015-06-10
發布人： kongbei

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摘要: 利用理想流體的定常、無旋流動的假定,用有限差分法在直角坐標系中求解拉普拉斯方程,得到蝶板截面上
的壓力分布,從而計算出蝶板在各個開度下的動水力矩,這種方法對于計算對稱或非對稱蝶閥的力矩十分可行. 另
外還設計了求解的程序并給出了動水力矩曲線.
關鍵詞: 蝶閥; 三偏心; 動水力矩; 有限差分法
中圖分類號: TH134 　　文獻標識碼: A

　動水力矩是蝶閥設計中的一個重要參數,尤其
是在研究管路中的水錘壓力時,應準確地了解閥門
的啟閉速度和在各種開度下作用在轉軸上的力矩.
當然,對于中線對稱閥瓣的蝶閥,其力矩可按經驗公
式計算[1 ] :
Md =
2 gmβ ×10- 9
ξβ - ξ0 +
2 gH
v2
HD3 　(N ·mm) (1)
式中, mβ 為開度為β角時的動水力矩系數;ξβ 為開
度為β角時的阻力系數;ξ0 為全開(β= 0) 時的阻力
系數; v 為流速,mm/ s ; D 為公稱通徑,mm ; H 為計
算升壓在內的最大靜水頭,mm ,且
H = 9. 8 ×104 ( p +Δp)
　或　　　　　H =
b
0. 054 D
3
　　　　(2)
式中, b 為閥瓣中心處厚度,mm ; p 為計算壓力,
MPa ;Δp 為閥前壓力升值,MPa.
　　收稿日期: 2003203205
　　作者簡介: 杜兆年(19362) ,男,浙江上虞人,教授.
　　式(1) 中的動水力矩系數mβ 和阻力系數ξβ 等
均是根據具體的閥瓣結構和閥瓣開度等參數而確定
的實驗系數. 因此,對于目前結構形式多樣的偏心蝶
閥仍舊使用上述公式計算力矩,必然會帶來較大的
誤差.
本文采用理想流體無旋流動的假定,簡化問題,
求解拉普拉斯方程,得出速度的分布,然后再由伯努
利方程(Bernoulli) 求出閥瓣上的壓力分布,并進而
求出作用在轉軸上的力矩.
1 　同心蝶閥的動水力矩
同心蝶閥的動水力矩用經驗公式求取,誤差比
較小. 下面給出一個計算實例作一直觀的了解.
已知b = 8 mm , D = 80 mm , v = 1 m/ s ,則由式
(2) 可得: H = 6. 351 m ,各開度下的系數由文獻[ 1 ]
查表可以得到. 由式(1) 計算出閥瓣在各個開度下
的動水力矩,將獲得的數據處理后得到動水力矩擬
合曲線,見圖1. ...

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