基于遗传算法的三通调节球阀节流盘型线优化研究
本文选题:优化设计 + 遗传算法 ; 参考:《兰州理工大学》2016年硕士论文
【摘要】:作为工艺管路的最终控制元件,调节阀在现代化工厂的自动控制中起着十分重要的作用。调节阀型线设计是调节阀设计的重要内容,对调节阀的流量调节性能有着重大影响。传统的调节阀型线设计通常采用经验试凑法、试错法,通过试验台反复测量并修改的方法对调节阀型线进行设计优化,虽然上述优化方法从工程实践中对调节阀型线优化及调节性能有一定的改善,但不能保证优化后调节阀的调节性能达到最优或更优,且此方法耗费了大量的财力和人力。设计具有优异的调节精度的调节阀节流型线,同时缩短设计周期,降低设计成本,是调节阀型线优化工作的一个重要目标。我们开展了调节阀的型线优化设计研究。基于上述分析,本文采用遗传优化算法优化设计了三通调节球阀节流盘开口型线,通过优化方法对调节阀型线进行优化设计,有效提高型线设计质量,缩短了设计周期,降低了设计成本。并运用CFD数值模拟结合样机试验进行验证。主要研究内容如下:⑴分析三通调节球阀的工作原理及结构特点,针对三通调节球阀主侧通道不同的流量特性要求,提出了通过设置进出口节流装置以满足主通道等百分比流量调节特性、侧通道直线流量调节特性的要求。⑵通过学习研究优化算法,找到了适合本文三通调节球阀主、侧通道节流盘开口型线优化设计的方法;推导了流通面积的变化关系式,找到了优化目标函数。⑶运用遗传优化算法对三通调节阀主、侧通道节流盘开口型线进行优化设计,并运用CFD数值模拟方法对所建立的三通调节球阀流道模型进行数值模拟计算,拟合流量特性曲线。⑷结合流量台测试试验,对三通调节球阀主、侧通道节流盘优化后的开口型线进行了试验验证,试验结果验证了数值模拟方法的可靠性及遗传算法的适用性。本文的研究对调节阀型线的优化设计、结构的改进、调节特性的改善、优化方法的运用具有一定的指导意义。
[Abstract]:As the final control element of the process pipeline, the regulating valve plays an important role in the automatic control of the modern chemical plant.The design of control valve profile is an important part of the control valve design, which has a great influence on the flow regulation performance of the control valve.In the traditional design of control valve profile, experience trial and error method is used to optimize the design of the control valve profile by means of repeated measurement and modification of the test bed.Although the above optimization method can improve the control valve profile optimization and regulation performance in engineering practice, it can not guarantee the optimal or better regulation performance of the control valve after optimization, and this method consumes a lot of financial and human resources.The design of throttle profile with excellent regulating precision, shortening the design period and reducing the design cost is an important goal of the optimization of the control valve profile.We have carried out the optimal design of the profile of the regulating valve.Based on the above analysis, this paper optimizes the design of the throttle opening profile of the three-way regulating ball valve by genetic optimization algorithm, and optimizes the design of the regulating valve profile by the optimization method, which effectively improves the design quality and shortens the design period.The design cost is reduced.CFD numerical simulation combined with prototype test was used to verify.The main research contents are as follows: 1. Analyze the working principle and structural characteristics of the three-way regulating ball valve. According to the different flow characteristics of the main side channel of the three-way regulating ball valve,By setting inlet and outlet throttling device to meet the requirements of equal percentage flow regulation characteristics of main channel and side channel straight line flow regulation characteristic, by studying and studying optimization algorithm, the author finds the main valve suitable for the three-way adjusting ball valve in this paper.The optimization design method of the opening profile of the side passage throttle disc, the relation formula of the circulation area is derived, and the optimization objective function .3 is found to optimize the design of the main and side channel throttle opening profile of the three-way regulating valve by using genetic optimization algorithm.The flow channel model of the three-way regulating ball valve was simulated by using CFD numerical simulation method. The flow characteristic curve was fitted with the flow table test test, and the main valve of the three-way regulating ball valve was obtained.The experimental results show the reliability of the numerical simulation method and the applicability of genetic algorithm.The research in this paper has certain guiding significance for the optimization design of the control valve profile, the improvement of the structure, the improvement of the regulating characteristic and the application of the optimization method.
【学位授予单位】:兰州理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TH134
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,本文编号:1739837
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