采用ANSYS Workbench 軟件分析了連桿蝶閥型腔內流動受阻的實況及其過流件的受力情況。流場分析表明，蝶板隨著開度的增加流阻系數逐漸降低。流固耦合分析表明隨著開度的增加閥門所受應力減小，開度為20°時有小幅增加，最大應力大多發生在支撐主軸的閥體上。

1、概述

　　連桿蝶閥( 三桿閥) 具有啟閉迅速，蝶板開啟時密封面垂直開啟，密封副之間沒有相對滑動的優點〔1〕，特別適合于介質中含有固體顆粒的工況，如熱風爐的煙道閥等〔2〕。但蝶閥開啟時傳動桿件和蝶板都處于流道內部，流體流動時會產生局部阻力，且局部阻力的分布復雜。為了研究連桿蝶閥的流動阻力，以及流動時過流件的受力情況，本文采用有限元流體分析技術，應用Workbench 軟件研究了流動過程中的流場及流阻情況，同時對過流件的應力進行了流固耦合模擬，再現了閥門過流件的受力情況，為連桿蝶閥的設計提供了理論參考。

2、工作原理

　　連桿蝶閥由液壓缸、曲柄、主軸、主動桿、蝶板、固定桿、連桿和閥體等零部件組成( 圖1) 。

1. 液壓缸2. 曲柄3. 主軸4. 主動桿5. 蝶板6. 固定桿7. 連桿8. 閥體

圖1 連桿蝶閥三維實體模型

　　液壓缸與曲柄相連，曲柄與主軸相連，主動桿一端通過固定銷與主軸相連，另一端連接到蝶板上，固定桿通過主軸同閥體實現固結。連桿一端與固定桿連接，另一端與蝶板連接。工作時，液壓缸帶動曲柄，曲柄帶動主軸轉動，主軸帶動主動桿，主動桿帶動蝶板轉動，其中連桿在蝶板轉動過程中起到調節作用。蝶板在開啟瞬間即蝶板與閥門之間的角度為0°時為平動，平動一段距離后蝶板開始轉動，軌跡變成弧線，直至蝶板全開( 圖2) 。

圖2 蝶板運動軌跡

3、流體控制方程

　　流體在管路中流動遵循質量守恒定律、動量守恒定律和能量守恒定律。一般的可壓縮流體守恒定律控制方程為

7、結語

　　應用Workbench 進行流場分析，得到了不同開度時的流阻系數。模擬結果表明流阻系數隨開度的增大而減小，達到全開狀態后由于結構變形會導致蝶板過開，流阻系數有所增加。流固耦合分析結果表明，隨著開度的增加閥門所受應力減小，開度為20°時有小幅增加。最大應力一般發生在支撐主軸的閥體上。只有開度為70°、75°、80°時最大應力出現在主動桿上。全開狀態下的最大應力出現在連桿上。