高压降迷宫套筒组合调节阀瞬态流场及涡激振动模拟研究
发布时间：2021-06-06 17:48
本文是在国家自然科学基金项目（编号:51569012）的资助下完成的。单座调节阀在高压差工况工作时,剧烈的压力脉动和漩涡容易引发调节阀管路系统的涡激振动疲劳破坏,并产生较大噪声,严重影响管路系统设备的安全运行和操作人员的身心健康。针对单座调节阀的不足,在大量调研的基础上,设计了高压降迷宫套筒组合调节阀,并分别对其在最大、正常和最小工况时的三种典型节流模型进行了三维瞬态流动及涡激振动仿真研究。具体开展了以下工作:（1）调研了调节阀流场及涡激振动问题的国内外研究现状,分析了工作在高压差工况的单座调节阀存在的振动噪声和破坏失效问题,从而总结出高压降迷宫套筒组合调节阀研究的重要意义。（2）针对调节阀大压差工况,通过六通道迷宫盘片、四通道迷宫盘片和多级套筒的组合,设计了满足等百分比流量特性的高压降迷宫套筒组合调节阀。其中迷宫盘片不仅能够实现流体压力先高压降后低压降的功能,而且可以有效避免流道最后一级较大的压力恢复,多级套筒结构可以实现消声减振的目的。（3）运用ANSYS Fluent软件研究了高压降迷宫套筒组合调节阀的流量调节特性,得到了其三段式等百分比流量特性曲线。对最大、正常和最小工况,分别...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
宫盘片单流道压力云图
152.6），研究流体流经该模型时流道内部的降压情况。图2.6 迷宫盘片单流道结构图以本文调节阀最大工况参数为例，对迷宫盘片单个流道结构的降压情况进行研究，进口压力设置为 18.5MPa，出口压力设置为 8MPa，参考压力设置为 0MPa。介质为 250℃的液态水，其属性如表 2.4 所示。质量方程、动量方程和 k ε的残差曲线收敛精度为 1×10-4，能量方程的残差曲线收敛精度为 1×10-6。壁面条件为光滑、无滑移壁面边界。采用流体动力学分析软件 ANSYS Fluent 对其进行稳态流场模拟计算。表 2.4 18.5MPa, 250℃的液态水物性参数压力(MPa) 温度(℃) 密度(kg/m3) 定压比热容(J/(kg·K)) 动力粘度(Pa·s)18.5 250 814.59 4696.87 1.1001e-04读取各级流道中性线上的压力（如图 2.7），绘制出降压级数与压力变化的关系曲线（如图 2.8）。图2.7 宫盘片单流道压力云图OutIn
19c)第 3 级套筒 d)第 4 级套筒图2.9 高压降迷宫套筒组合调节阀各级套筒三维模型图2.9中的各级套筒结构，首先是根据阀体尺寸对各层套筒的尺寸和各级套筒的间距进行的设计，然后是根据各级套筒的尺寸和小孔的线性布局确定的孔径间离，其中小孔线性布局有助于流体的对冲，从而快速消耗流体能量，达到消声减振的目的。2.4 本章小结本章针对单座调节阀在高压差工况下产生的振动噪声和破坏失效问题，通过六通道迷宫盘片、四通道迷宫盘片和套筒的组合设计方案，设计了满足等百分比流量特性的高压降迷宫套筒组合调节阀。通过流体力学理论推导了单个迷宫流道的设计公式，设计出了六通道迷宫盘片和四通道迷宫盘片两种减压结构，该结构能够实现流体压力先高压降后低压降的控制要求，避免了流道最后一级较大的压力恢复。通过理论计算和阀门结构尺寸设计了可以消声减振的多级套筒结构。上述对高压降迷宫套筒组合调节阀的多级降压节流内件的设计
【参考文献】：
期刊论文
[1]带螺旋侧板立管两向涡激振动的试验研究[J]. 周阳,黄维平,杨斌,潘冲,宋泽坤. 振动与冲击. 2018(17)
[2]基于有限元的深水隔水管涡激振动分析[J]. 沈国华,王儒朋. 天津科技. 2018(03)
[3]基于CFD的入口节流型滑阀稳态液动力研究[J]. 杨庆俊,贾新颖,吕庆军,熊庆辉. 机床与液压. 2017(13)
[4]浅议汽车侧门结构设计中的CAE应用[J]. 王少伟,兰天亮,李梦帆. 智能制造. 2017(06)
[5]低噪声控制阀优化设计及试验验证[J]. 何涛,郝夏影,王锁泉,吴有生. 船舶力学. 2017(05)
[6]多泵并联管道中调节阀控制流量平衡系统的应用[J]. 涂照妹. 管道技术与设备. 2017(03)
[7]细长柔性立管涡激振动的数值模拟研究[J]. 李非凡,及春宁,许栋,韩冰,张海. 工程力学. 2017(04)
[8]低噪声迷宫式控制阀设计原理及数值分析[J]. 何涛,王秋波,王锁泉,吴有生. 船舶力学. 2017(02)
[9]电站锅炉调节阀管配系统流场特性的数值分析[J]. 刘晓叙,刘佳,何庆中,郭斌. 深圳大学学报(理工版). 2017(01)
[10]一种电站用超(超)临界锅炉调节阀临界流流场特性分析[J]. 张城,何庆中,董学莲,郭斌,刘佳,刘怡. 液压与气动. 2017(01)
硕士论文
[1]基于CFD调节阀内部流场数值模拟研究与结构优化[D]. 徐亮亮.华东理工大学 2016
[2]高温高压多级降压调节阀强度可靠性研究[D]. 徐娟娟.兰州理工大学 2016
[3]高压降多级降压疏水阀及阀控管道振动噪声特性研究[D]. 娄燕鹏.兰州理工大学 2016
[4]活塞式调节阀流场特性分析与结构优化[D]. 邓君.湖南工业大学 2015
[5]海洋立管涡激振动的数值模拟研究[D]. 卢腾超.哈尔滨工业大学 2014
[6]高压差迷宫式多级降压调节阀内部流动特性分析研究[D]. 徐晓刚.兰州理工大学 2013
本文编号：3214858
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
宫盘片单流道压力云图
152.6），研究流体流经该模型时流道内部的降压情况。图2.6 迷宫盘片单流道结构图以本文调节阀最大工况参数为例，对迷宫盘片单个流道结构的降压情况进行研究，进口压力设置为 18.5MPa，出口压力设置为 8MPa，参考压力设置为 0MPa。介质为 250℃的液态水，其属性如表 2.4 所示。质量方程、动量方程和 k ε的残差曲线收敛精度为 1×10-4，能量方程的残差曲线收敛精度为 1×10-6。壁面条件为光滑、无滑移壁面边界。采用流体动力学分析软件 ANSYS Fluent 对其进行稳态流场模拟计算。表 2.4 18.5MPa, 250℃的液态水物性参数压力(MPa) 温度(℃) 密度(kg/m3) 定压比热容(J/(kg·K)) 动力粘度(Pa·s)18.5 250 814.59 4696.87 1.1001e-04读取各级流道中性线上的压力（如图 2.7），绘制出降压级数与压力变化的关系曲线（如图 2.8）。图2.7 宫盘片单流道压力云图OutIn
19c)第 3 级套筒 d)第 4 级套筒图2.9 高压降迷宫套筒组合调节阀各级套筒三维模型图2.9中的各级套筒结构，首先是根据阀体尺寸对各层套筒的尺寸和各级套筒的间距进行的设计，然后是根据各级套筒的尺寸和小孔的线性布局确定的孔径间离，其中小孔线性布局有助于流体的对冲，从而快速消耗流体能量，达到消声减振的目的。2.4 本章小结本章针对单座调节阀在高压差工况下产生的振动噪声和破坏失效问题，通过六通道迷宫盘片、四通道迷宫盘片和套筒的组合设计方案，设计了满足等百分比流量特性的高压降迷宫套筒组合调节阀。通过流体力学理论推导了单个迷宫流道的设计公式，设计出了六通道迷宫盘片和四通道迷宫盘片两种减压结构，该结构能够实现流体压力先高压降后低压降的控制要求，避免了流道最后一级较大的压力恢复。通过理论计算和阀门结构尺寸设计了可以消声减振的多级套筒结构。上述对高压降迷宫套筒组合调节阀的多级降压节流内件的设计
【参考文献】：
期刊论文
[1]带螺旋侧板立管两向涡激振动的试验研究[J]. 周阳,黄维平,杨斌,潘冲,宋泽坤. 振动与冲击. 2018(17)
[2]基于有限元的深水隔水管涡激振动分析[J]. 沈国华,王儒朋. 天津科技. 2018(03)
[3]基于CFD的入口节流型滑阀稳态液动力研究[J]. 杨庆俊,贾新颖,吕庆军,熊庆辉. 机床与液压. 2017(13)
[4]浅议汽车侧门结构设计中的CAE应用[J]. 王少伟,兰天亮,李梦帆. 智能制造. 2017(06)
[5]低噪声控制阀优化设计及试验验证[J]. 何涛,郝夏影,王锁泉,吴有生. 船舶力学. 2017(05)
[6]多泵并联管道中调节阀控制流量平衡系统的应用[J]. 涂照妹. 管道技术与设备. 2017(03)
[7]细长柔性立管涡激振动的数值模拟研究[J]. 李非凡,及春宁,许栋,韩冰,张海. 工程力学. 2017(04)
[8]低噪声迷宫式控制阀设计原理及数值分析[J]. 何涛,王秋波,王锁泉,吴有生. 船舶力学. 2017(02)
[9]电站锅炉调节阀管配系统流场特性的数值分析[J]. 刘晓叙,刘佳,何庆中,郭斌. 深圳大学学报(理工版). 2017(01)
[10]一种电站用超(超)临界锅炉调节阀临界流流场特性分析[J]. 张城,何庆中,董学莲,郭斌,刘佳,刘怡. 液压与气动. 2017(01)
硕士论文
[1]基于CFD调节阀内部流场数值模拟研究与结构优化[D]. 徐亮亮.华东理工大学 2016
[2]高温高压多级降压调节阀强度可靠性研究[D]. 徐娟娟.兰州理工大学 2016
[3]高压降多级降压疏水阀及阀控管道振动噪声特性研究[D]. 娄燕鹏.兰州理工大学 2016
[4]活塞式调节阀流场特性分析与结构优化[D]. 邓君.湖南工业大学 2015
[5]海洋立管涡激振动的数值模拟研究[D]. 卢腾超.哈尔滨工业大学 2014
[6]高压差迷宫式多级降压调节阀内部流动特性分析研究[D]. 徐晓刚.兰州理工大学 2013
本文编号：3214858
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