的 影 响 较 大 ， 因 此 为 了 便 于 分 析 ， 本 文 选 用 水 作 为 流 动 介 质 进 行 计 算 ， 其 密 度 为
ρ=998.2kg/m·m·m，动力粘度为?=O.OO1Pa·s。 
(3)模型设有两个边界条件，即人口流量和出口压力。由现实的锥阀的条件来模拟，人口流
量为质量流

0.5kg/s，出口压力为大气压，并且在计算过程中不考虑温度的影响。 

(4)计算模型中的雷诺数

临 界 雷 诺 数
为

2320 ，

可 见 模 型 中
的 雷 诺 数 已
远 大 于 临 界
雷 诺 数 ， 因
而 流 体 在 锥
阀内的流动状态主要是紊流，故采用

k-ε 方程进行计算。 

(5)数值计算方法采用有限体积法中的 SIMPLER 求解离散方程组。并以人口压力平均值的稳
定为收敛条件，控制运算迭代的次数。

 

2.网格划分 

网格划分是有限元分析的关键步骤，

COSMOS/FIoWorks 以 Parasolid 为核心，结合快速有

限元算法

(Fast Finite Element 简称 FFE),直观智能快速地划分网格单元，用户只需给出必要

的网格划分信息，软件将自动完成实体的网格划分。一般来说网格划分精度越高，计算结果
越接近实际，但是计算量也越大。

 

COSMOS/F1oWorks 对网格划分给定了 1-8 的标准等级，对此锥阀模型分别进行了 3 级和 5
级的运算，实际分析结果为

:3 级迭代了 33 次，划分 5205 个流体单元，最终收敛控制入口

压力平均值为

102670.3Pa;5 级迭代了 38 次，划分 29229 个流体单元，最终收敛控制人口压

力平均值为

102678.SPa。由此可见在网格精度达到一定程度后，继续提高网格划分精度对计

算结果影响不大，而计算量则大幅度提高。因此，只要网格划分尺寸适当，较低的网格划分
精度也能得到理想的计算结果。本文就采用了自动的网格划分

(默认为 3 级)，划分 5205 个流

体单元，迭代

33 次。 

3.计算结果分析 

(1)可看出流体通过锥阀阀口时，流速迅速增大(见图 3)，压力减小(如图 2、图 3 所示)。 
(2)从图 3 可明显看出，除了从流人到流出的主流外，在阀腔内形成了两处漩涡流，一处位
于阀座拐角处

(漩涡 1)，另一处位于阀心处(漩涡 2),漩涡产生了能量的局部损失，因而此处

出现了低压区。

 

(3)理论可知，各种阀类能量损失和噪声的产生主要原因之一是漩涡的存在，因此就要通过
消除或缓解漩涡的产生来提高锥阀能量利用率，降低噪声，提高使用寿命。