محمد دادخواه تهرانی - کارشناس ارشد مهندسی مکانیک گرایش تبدیل انرژی از دانشگاه شهید چمران

شیر توپی نوعی شیر ربع گرد است که عضو مسدودکننده جریان آن به صورت یک کره سوراخ دار بوده که حول یک محور عمودی نسبت به جهت جریان سیال دوران مینماید. وقتی سوراخ در راستای جریان قرار بگیرد، شیر باز بوده و وقتی سوراخ عمود بر مسیر جریان قرار بگیرد، شیر بسته می شود. این شیرها بسیار بادوام بوده و حتی پس از استفاده نکردن طولانی بسیار قابل اطمینان هستند. این خواص باعث شده که این شیرها در بسیاری از کاربردها بر شیرهای نوع دروازهای و بشقابی پیشی بگیرند. خواص عالی شیرهای توپی باعث شده این شیرها در کاربردهای گسترده صنعتی راه پیدا کنند و برای فشارهایی تا 1000 بار و دماهایی تا 400 درجه سلسیوس مورد استفاده قرار گیرند. در این نوشته با مدل سازی و شبیه سازی سه بعدی توپی دو تکه در حالت نیمه باز، نحوه تغییرات سرعت و فشار درون شیر، در کسر حجمی مختلف گاز ورودی و همچنین احتمال بوجود آمدن گردابه و پدیده حفره زایی مورد بررسی قرار گرفته است. دلایل مناسب نبودن شیر توپی در مواردی که برای کنترل دبی جریان استفاده می شوند، برشمرده خواهند شد. برای حل معادلات از علم دینامیک سیالات محاسباتی استفاده شده است. هندسه ی شیر توپی با استفاده از نرم افزار سالیدورکس تولید شده است. شبکه بندی مناسب، با سلول های بی سازمان چهار وجهی، توسط نرم افزار گمبیت ایجاد شد. سپس حل جریان با استفاده از نرم افزار انسیس- فلوئنت صورت گرفته است. جریان درون شیر توپی به صورت دو فاز و با در نظر گرفتن اثرات حفره زایی شبیه سازی شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی به صورت کانتورهای فشار و بردارهای سرعت ارائه شده است. مناطق شروع پدیده حفره زایی و ایجاد گردابه در کسر حجمی مختلف ورودی گاز و در سرعت های ورودی مختلف سیال دو فاز مشخص شده است.

شیر توپی، مدل سازی شیر، شبیه سازی جریان، جریان دو فاز، پدیده حفره زایی