SPC-3型调节阀流动特性的数值模拟及流道结构优化研究

发布时间：2017-05-14 20:14

  本文关键词：SPC-3型调节阀流动特性的数值模拟及流道结构优化研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：调节阀作为重要的控制单元,广泛的运用在各种流体设备中,为现代工业发展提供有力的保障。然而随着工业化进步发展,对于调节阀有着更多的要求,不仅要确保调节阀自身的性能稳定,而且还要求尽可能的降低阀门的能量损耗。由于调节阀具有内部机械结构较为复杂,流道形态较为多变,因此通过对流体流场结构进行有效的分析,这对于优化调节阀结构和性能有着十分重要的理论意义和实用价值。本文采用FLUENT软件对本公司新开发设计的卫生级调节阀的关键部件—阀座和阀芯进行模拟验证。运用NX三维软件对调节阀阀体内部流场进行物理模型建立,导入FLUENT软件进行流场模拟仿真,求解得出相对应的流量特性数值以及内部流场参数,通过建立不同开度下的流场物理模型,模拟得出不同开度下的流量特性值。同时进行相关流量测试实验,采集所需实验数据,并计算流量特性值。为了验证FLUENT数值模拟的可行性和可靠性,可以对新设计调节阀的阀座及阀芯部件进行数值模拟,得出相应的流量数值,与实际流量测试数据比较,得出相应结论：根据模拟结果进一步分析调节阀内部压力场和速度场等的特性,求解出阀芯在不同开度下的流量特性曲线；通过分析压力和速度矢量图还可以发现流体流动时内部产生的漩涡及水锤现象,为后续改进优化阀座和阀芯机械结构提供必要的借鉴。
【关键词】：调节阀 CFD 内部流场 流量特性
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH134
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 调节阀研究现状及发展方向10-11
• 1.2.1 调节阀的发展历史10
• 1.2.2 我国调节阀的发展10
• 1.2.3 调节阀的特点10-11
• 1.2.4 调节阀应用过程中存在的问题点11
• 1.2.5 现代化工业发展对调节阀的新要求11
• 1.3 CFD数值模拟的发展历史及研究现状11-13
• 1.3.1 CFD数值模拟11-12
• 1.3.2 CFD数值模拟的产生背景和发展历史12
• 1.3.3 CFD数值模拟的优越性和局限性12-13
• 1.4 本文主要研究工作13-14
• 第2章 SPC-3型调节阀的物理模型和数学模型14-22
• 2.1 调节阀的结构14
• 2.2 调节阀的特性14-16
• 2.2.1 可调比14-15
• 2.2.2 流量特性15
• 2.2.3 流量系数15-16
• 2.2.4 阻力系数16
• 2.2.5 压力恢复系数16
• 2.3 SPC-3调节阀的物理模型16-18
• 2.4 SPC-3型调节阀的数值模拟的控制方程18-20
• 2.4.1 质量守恒方程18
• 2.4.2 动量守恒方程18-19
• 2.4.3 能量守恒方程19-20
• 2.5 湍流模型理论20-21
• 2.5.1 湍流数值模拟方法20
• 2.5.2 涡粘模型20-21
• 2.6 SPC-3型控制阀边界条件21
• 2.7 本章小结21-22
• 第3章 SPC-3调节阀流场模型和数值模拟22-31
• 3.1 调节阀流场模型22-23
• 3.2 调节阀流场计算网格划分23-24
• 3.3 调节阀流场参数选定24-25
• 3.4 阀流量特性对比25-29
• 3.4.1 CFD数值模拟25-26
• 3.4.2 流量测试26-29
• 3.5 结果对比及分析29-30
• 3.6 本章小结30-31
• 第4章 SPC-3型调节阀典型流场分析及结构优化分析31-60
• 4.1 SPC-3型调节阀典型流场分析31-46
• 4.1.1 开度20%31-34
• 4.1.2 开度40%34-37
• 4.1.3 开度60%37-40
• 4.1.4 开度80%40-43
• 4.1.5 开度100%43-46
• 4.2 调节阀流道优化分析46-58
• 4.2.1 SPC-3型调节阀流道分析46
• 4.2.2 流道优化措施46-47
• 4.2.3 优化模型流道分析47-58
• 4.3 流道优化结论及建议58
• 4.4 本章小结58-60
• 第5章 结论及展望60-63
• 5.1 结论60-61
• 5.2 展望61-63
• 参考文献63-67
• 致谢67

【参考文献】

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本文编号：366146