گرداب ها و تلاطم در اثرات هیدرودینامیکی شیر پروانه ای چیست؟

گرداب ها و تلاطم های ایجاد شده توسط دریچه های پروانه ای در حین کار دو پدیده مهم در دینامیک سیالات هستند. آنها به طور مستقیم بر عملکرد شیر، بهره وری انرژی و ثبات لرزش سیستم تأثیر می گذارند.

گرداب

علل:

گرداب به ساختار جریان چرخشی اشاره دارد که هنگام عبور سیال از شیر پروانه ای شکل می گیرد. این گرداب معمولاً در دو طرف صفحه پروانه ایجاد می شود و یک یا چند گرداب را تشکیل می دهد. تشکیل گرداب عمدتاً تحت تأثیر میدان جریان در اطراف شیر قرار می گیرد، به ویژه هنگامی که صفحه پروانه بسته یا تا حدی بسته است.

عوامل تاثیرگذار:

شکل دیسک: اشکال مختلف دیسک ها باعث ایجاد اشکال مختلف گرداب می شود. به طور معمول، لبه ها و پشت صفحه پروانه، مناطق مهمی برای تشکیل گرداب هستند.

سرعت جریان: سیالات با سرعت بالا بیشتر احتمال دارد گرداب ایجاد کنند، بنابراین سرعت جریان یک عامل کلیدی در تولید گرداب است.

باز شدن دریچه پروانه ای: هنگامی که شیر تا حدی بسته است، معمولاً گرداب ها راحت تر تشکیل می شوند. در حالت بسته، شکل گیری گرداب ها ممکن است مهم تر باشد.

تاثیر و مسائل:

اتلاف انرژی: جریان های گردابی می توانند باعث تلفات موضعی انرژی و در نتیجه کاهش راندمان سیستم شوند.

ارتعاش: وجود جریان های گردابی می تواند باعث ایجاد ارتعاش در سیستم شود و بر ساختار شیرها و لوله ها تأثیر منفی بگذارد.

آشفتگی

علل:

آشفتگی به وضعیت جریان آشفته، چرخشی و نامنظم اشاره دارد که هنگام عبور سیال از شیر پروانه ای رخ می دهد. تلاطم معمولاً زمانی رخ می دهد که سرعت جریان بالا باشد، شیر تا حدی بسته باشد یا سطح دیسک دارای ساختارهای هندسی نامنظم باشد.

عوامل تاثیرگذار:

سرعت جریان: سیالات با سرعت بالا بیشتر احتمال دارد تلاطم ایجاد کنند. تلاطم معمولاً در محدوده معینی از اعداد رینولدز رخ می دهد که مستقیماً با سرعت جریان در ارتباط هستند.

شکل دیسک: هندسه نامنظم روی سطح دیسک ممکن است در بروز تلاطم نقش داشته باشد.

باز شدن دریچه: شیر پروانه ای نیمه بسته بیشتر احتمال دارد که باعث تلاطم شود.

تاثیر و مسائل:

افزایش مقاومت: توربولانس باعث افزایش مقاومت سیستم می شود و باعث افزایش افت فشار و کاهش راندمان سیستم می شود.

سر و صدا: تلاطم اغلب با سر و صدا همراه است که می تواند بر محیط کار تأثیر منفی بگذارد.

راه های کاهش گرداب و تلاطم:

بهینه سازی طراحی بشقاب پروانه ای:

طراحی صفحه پروانه ای بهینه شده از نظر آیرودینامیکی می تواند تعامل بین صفحه پروانه و سیال را کاهش دهد و وقوع گرداب ها را کاهش دهد.

کنترل سرعت جریان:

کاهش سرعت جریان سیال می تواند تولید گرداب و آشفتگی را کاهش دهد. این را می توان با تنظیم دهانه شیر یا افزودن دستگاه های بافر مناسب به سیستم به دست آورد.

درمان سطح صاف:

حفظ صافی سطح صفحه پروانه ای و کاهش وجود ساختارهای هندسی نامنظم به کاهش وقوع تلاطم کمک می کند.

بهینه سازی طراحی سیستم:

با بهینه سازی چیدمان لوله ها و شیرها و اجتناب از مسیرهای جریان بیش از حد منحنی، می توانید به کاهش اثرات تلاطم کمک کنید.