一种基于微纳结构的阀门减阻方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于微纳结构的阀门减阻方法及装置，在阀体的内表面设置多个排列整齐有序的微纳结构，微纳结构的厚度按照流体流动方向依次增大

【技术实现步骤摘要】
一种基于微纳结构的阀门减阻方法及其装置


[0001]本专利技术涉及阀门流体
，特别涉及一种基于微纳结构的阀门减阻方法及其装置
。

技术介绍

[0002]阀门在国民经济各个部门中广泛地应用着
。
如石油
、
天然气
、
煤炭和矿石的开采
、
提炼加工和管道输送系统中，化工产品
、
医药和食品生产中，水电
、
火电和核电的生产建设中，城市和工业企业的给排水
、
供热和供气的管路中，冶金生产设备中，船舶
、
车辆
、
飞机
、
航天以及各种运动机械的流体系统中，及农田的排灌装置中都大量地使用各种类型的阀门
。
阀门是流体输送系统中用于启闭管路
、
控制介质流向
、
调节介质参数
(
温度
、
压力和流量等
)
的关键配套部件，是国民经济建设和发展中使用非常广泛的一种通用机械
。
[0003]阀门的种类很多，如蝶阀
、
调节阀
、
闸阀
、
球阀
、
电磁阀等
。
阀门的内部结构复杂，流体经过阀门后，往往会产生较大的压力损失
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，提供一种基于微纳结构的阀门减阻方法及其装置
。
本专利技术可以减低阀门内的流体流动阻力，提高流体输送效率
。
[0005]本专利技术的技术方案：一种基于微纳结构的阀门减阻方法，在阀体的内表面设置多个排列整齐有序的微纳结构
。
[0006]上述的基于微纳结构的阀门减阻方法，所述微纳结构间隔设置
。
[0007]前述的基于微纳结构的阀门减阻方法，所述微纳结构呈菱形分布
。
[0008]前述的基于微纳结构的阀门减阻方法，所述微纳结构为仿生鱼鳞
。
[0009]前述的基于微纳结构的阀门减阻方法，所述仿生鱼鳞的俯视平面图由第一圆形被第二圆形
、
第三圆形和第四圆形切割形成，四个圆形的直径相同；其中第二圆形的圆心与第一圆形的圆心处于同一竖直线上，且圆心间距为直径的五分之三；第三圆形和第四圆形左右对称设置，且第四圆形的圆心与第二圆形圆心和第一圆形圆心连线的水平间距为直径的
3/5
，第四圆形的圆心在第二圆形圆心和第一圆形圆心连线上的垂足点与第一圆形圆心的间距为直径的
11/30。
[0010]前述的基于微纳结构的阀门减阻方法，所述第一圆形
、
第二圆形
、
第三圆形和第四圆形的直径为
0.6mm。
[0011]前述的基于微纳结构的阀门减阻方法，所述仿生鱼鳞的最前端与阀体的内表面相贴合，仿生鱼鳞的最后端的厚度为
0.2mm。
[0012]前述的基于微纳结构的阀门减阻方法，在阀体除阀芯外的内表面均设有所述微纳结构
。
[0013]前述的基于微纳结构的阀门减阻方法，所述微纳结构为矩形块，矩形块的截面呈正方形，边长为
0.5mm
，矩形块的高度为
1mm
，相邻矩形块之间的间距为
0.75mm。
[0014]前述的基于微纳结构的阀门减阻方法的装置，所述装置中包含有阀门，所述阀门的阀体内表面多个设置排列整齐有序的微纳结构
。
[0015]与现有技术相比，本专利技术在阀门阀体的内表面添加微纳结构，降低近壁面的粘性剪切应力
、
速度梯度，增加了边界层的厚度，使得湍流动能更均匀，延迟了层流到湍流的转捩，减少了能量的消耗
。
本专利技术可以在不改变阀门流道和阀芯结构的情况下利用微结构进行阀门内流场的低剪切和低流阻
。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的阀门结构示意图；
[0017]图2为图1中
A
处的结构放大图；
[0018]图3为微纳结构与流体流向示意图；
[0019]图4为所述仿生鱼鳞的俯视平面图；
[0020]图5为仿生鱼鳞的结构示意图；
[0021]图6为仿生鱼鳞的排序示意图；
[0022]图7为本专利技术的阀门减阻原理示意图；
[0023]图8为本专利技术实施例8的阀门结构示意图；
[0024]图9为本专利技术实施例8中的微纳结构示意图；
[0025]图
10
为三种模型仿真的速度分布图；
[0026]图
11
为三种模型仿真的压力分布图；
[0027]图
12
为三种模型的入口速度与压降的对比图
。
[0028]图中标号含义：1‑
阀体；2‑
阀芯；3‑
阀杆；4‑
锁定片；5‑
螺母；6‑
阀杆套；7‑
微纳结构
。
具体实施方式
[0029]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明，但并不作为对本专利技术限制的依据
。
[0030]实施例1：一种基于微纳结构的阀门减阻方法，在阀体的内表面设置多个排列整齐有序的微纳结构，微纳结构的排序方向与流体流向相同，微纳结构的厚度按照流体流动方向依次增大
。
[0031]实施例2：一种基于微纳结构的阀门减阻方法，在阀体的内表面设置多个排列整齐有序的微纳结构，微纳结构的排序方向与流体流向相同，且微纳结构间隔设置，微纳结构的厚度按照流体流动方向依次增大
。
[0032]实施例3：一种基于微纳结构的阀门减阻方法，在阀体的内表面设置多个排列整齐有序的微纳结构，微纳结构的排序方向与流体流向相同，且微纳结构间隔设置，微纳结构的厚度按照流体流动方向依次增大，微纳结构为仿生鱼鳞
。
[0033]实施例4：一种基于微纳结构的阀门减阻方法，在阀体的内表面设置多个排列整齐有序的微纳结构，微纳结构呈菱形分布；微纳结构的排序方向与流体流向相同，微纳结构的厚度按照流体流动方向依次增大，微纳结构为仿生鱼鳞
。
[0034]实施例5：基于微纳结构的阀门减阻方法的装置，该装置中包含有阀门，阀门的整
体构造如图1所示，其中阀门的阀体1的内表面添加有多个排列整齐有序的微纳结构，微纳结构如图2所示，为仿生鱼鳞，如图3所示，微纳结构的厚度按照流体流动方向依次增大，微纳结构的排序方向与流体流向相同
。
所述仿生鱼鳞结构在阀门中除了阀芯部分以外，阀门的其他内表面均有覆盖，所述仿生鱼鳞结构通过铸造的方式添加
。
如图4所示，所述仿生鱼鳞的俯视平面图由第一圆形被第二圆形
、
第三圆形和第四圆形切割形成，四个圆形的直径相同，即
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于微纳结构的阀门减阻方法，其特征在于：在阀体的内表面设置多个排列整齐有序的微纳结构
。2.
根据权利要求1所述的基于微纳结构的阀门减阻方法，其特征在于：所述微纳结构间隔设置
。3.
根据权利要求2所述的基于微纳结构的阀门减阻方法，其特征在于：所述微纳结构呈菱形分布
。4.
根据权利要求3所述的基于微纳结构的阀门减阻方法，其特征在于：所述微纳结构为仿生鱼鳞
。5.
根据权利要求4所述的基于微纳结构的阀门减阻方法，其特征在于：所述仿生鱼鳞的俯视平面图由第一圆形被第二圆形
、
第三圆形和第四圆形切割形成，四个圆形的直径相同；其中第二圆形的圆心与第一圆形的圆心处于同一竖直线上，且圆心间距为直径的五分之三；第三圆形和第四圆形左右对称设置，且第四圆形的圆心与第二圆形圆心和第一圆形圆心连线的水平间距为直径的
3/5
，第四圆形的圆心在第二圆形圆心和第一圆形圆心连线上的垂足点与第一圆形圆心的间距为直径的
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【专利技术属性】
技术研发人员：章城，王奇根，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：