球阀主要用来接通、切断管路中流体的流动，是管路系统中的重要控制元件之一，其启闭过程对其内部流动状态产生影响，因此分析阀门启闭过程中内部及上下游的流动特性是阀门领域的重点研究内容,利用流体软件Fluent对球阀内部的分离流动进行了分析，对阀门瞬态行为进行了数值模拟，对球阀开启过程的暖态流阳特性进行了数值模拟与实验研究，对球阀内壁二维流场进行数值模拟仿真，探究了球阀开启过程中内部流场的变化，对强制密封的球阀内部流动进行分析及结构优化,这些研究对理解JXF吉祥坊阀门的球阀内部复杂流动具有重要作用，但多数研究集中在常规流体，如水和气体，很少涉及流体物性对其在球阀内部流动结构的影响。石油的管道运输同样会流经阀门，阀门启闭过程会对流动结构产生影响.为了进一步研究石油单相流和油水两相流在阀

门中的流动状况，本文对一些高副度流体(如矿物油、白油等)在球阀内的流动结构进行研究，探究不同流体在其通讨

阀门后的复杂流动结构(涡旋与射流)的变化，掌握其流动规律，为高别度石油输送管道系统的提控参数优化及油水环

状流在复杂流动结构下的稳定性提供参考

1 流动控制方程

流体在球阀内部流动遵守质量守恒、动量守恒定律，同时湍流采用标准的K-s湍流模型。

2 计算模型

根据分析要求对球阀内部结构进行简化，利用LAD软件SolidWork、创建球阀的=维模型，其流道的直径为20 mm

入口管道和出口管道长度均为40 mm，整个模型由入口管道、阀芯和出口管道组成。

对流动区域模型进行网格划分，利用ICEMCFD将流动区域划分为非结构网格，由于球阀阀芯是湍流的起点，在阀门

由关闭到开启的过程中一直保持较高的流速，紊流现象比较严重，需要对阀芯的网格进行加密处理，以提高阀芯处流

场的模拟精度,定义全局网格参数为0.8，生成图3的以四而体为主的非结构网格，经过多次试算表明，网格数量80万

时所得结果与网格数量50万的结果相差不大，为了节省计算用时，本文采用网格数量为50万的模型进行后续分析。

球阀的开度工况为10%，20%，30%，400%,50%，60%，70%，80%，90%和100%.为了了解石油在管道输运中的

流动结构，本文选择与石油的物性相似的两种油(矿物油、白油)，同时选择水作为对比，故计算中选择了3种流体，各

流体的物性参教见表1.每种流体均对10%~100%的10个开度进行计算仿真,设定的边界条件为:入口为速度入口，设定

流体的入口速度为3 m/s;出口采用压力出口，其余均为壁而.由于雷诺数超过临界值，流动区域会产生湍流，因而对该

又域采用标准K-s湍流模型,采用CFD软件Fluent 16求解流动控制方程，求解方法为SIMPLE算法，各项的离散格式全

部为二阶迎风格式，双精度求解。