Optimal fit clearance of control valve considering energy consumption based on loosely coupled fluid-solid interaction
Notice bibliographique
Résumé
The wireless intelligent water distributor is an emerging technology increasingly used in oil fields to boost oil recovery. Although the system has many advantages, the high energy consumption of its integrated control valve hinders its adoption in long-term applications. However, existing studies have not sufficiently captured the mechanical characteristics of forces acting on the spool, particularly under the influence of multiple coupled factors, such as fit clearance, deflection, and fluid-structure interactions, which limit the ability to accurately assess energy consumption. To address this gap, this study introduces a comprehensive energy consumption model of the control valve, specifically addressing the design of fit clearance, a critical factor influencing energy efficiency. Utilizing a loosely coupled fluid-structure interaction algorithm, we established a mechanical model of the spool to investigate the fluid-solid interaction mechanisms within the fit clearance. This model incorporates, for the first time, the effects of contact friction on energy consumption. An optimization algorithm was then applied to determine the optimal fit clearance by balancing low friction and minimal leakage. The validity of our numerical model was confirmed through comparison with both theoretical and experimental results. Our results demonstrate that the fit clearance has a pronounced impact on the valve's energy usage: the total maximum energy consumption for one full stroke with a 0.05 mm clearance is 3.33% higher than with a 0.25 mm clearance. When the spool is independently driven, this value is 7.21%. The optimal fit clearance is determined to be 0.127 mm. These results can improve the overall performance and extend the lifespan of intelligent water distributors. The findings and models developed in this study provide essential theoretical support and practical strategies for optimizing control valve energy consumption.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».