闸板位置对闸阀内部气固两相流及磨损的影响

发布时间：2017-05-15 16:03

  本文关键词：闸板位置对闸阀内部气固两相流及磨损的影响，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：闸阀是工业气力输送管道系统中的重要元件。在实际使用中,由于阀门的开启和关闭,导致闸阀过流截面的变化,进而引起闸阀的内部气固两相流场分布和颗粒运动轨迹的不同,最终造成不同的阀门磨损规律。因此,本文主要研究闸板位置发生变化时,闸阀在气固两相流中流阻特性、内部流场分布规律、固相颗粒速度的分布以及闸阀主要壁面的磨损特性,为优化闸阀结构、确定闸阀主要壁面磨损位置、延长闸阀使用寿命、提高输送物质的纯度、降低污染物泄露提供良好的应用基础。主要内容如下:(1)本文采用Solidworks软件对闸阀流道进行三维建模。在实验方面,加工出了用于气固两相流实验的闸阀流道模型,对闸阀的流量系数、阻力系数和主要壁面的磨损分布进行实验研究;在数值模拟方面,基于Eulerian—Lagrangia离散相分析模型、雷诺应力湍流模型(RSM)、颗粒壁面碰撞模型、磨损预测模型,采用Gambit软件对闸阀流道进行网格划分,通过FLUENT软件进行数值模拟,对进口速度10m/s、14m/s、18m/s,颗粒粒径5μm、50μm、100μm、200μm、300μm,闸阀相对位置1/8~1这8个闸板不同位置的流阻特性、流场分布、颗粒速度分布、主要磨损壁面的磨损分布进行数值模拟研究。(2)分析数值模拟获得的结果,得到了闸板相对位置、进口速度、颗粒粒径对闸阀流量系数、阻力系数的影响。在此基础上,重点分析闸板相对位置1/8、2/8、4/8、1时,不同进口速度、不同颗粒粒径对闸阀压力系数、压力场、速度场、脉动速度、颗粒速度分布、主要壁面磨损分布的影响。结果表明:闸板位置对闸阀的流阻特性、脉动速度、颗粒速度分布、主要壁面的平均磨损量有着重要的影响。(3)为了验证数值模拟的准确性,本文在进口速度18m/s,颗粒粒径100μm,闸板相对位置1/8、2/8、3/8、4/8、5/8、6/8、7/8、1时,进行了气固两相流动实验,验证了数值模拟的准确性,为闸阀流阻特性和磨损预测的数值模拟研究提供了可行性。
【关键词】：闸阀 闸板位置 流阻特性 内部流场 磨损
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH134
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-20
• 1.1 课题研究的背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-18
• 1.2.1 单相流研究现状10-11
• 1.2.2 多相流及磨损研究现状11-18
• 1.3 本文的主要研究内容18-20
• 第二章 闸阀气固两相流及磨损研究的数值模拟和实验方法20-36
• 2.1 数值模拟20-29
• 2.1.1 流体流动控制方程20-22
• 2.1.2 雷诺应力湍流模型（RSM）22-24
• 2.1.3 颗粒轨迹追踪和受力方程24-27
• 2.1.4 磨损模型27-28
• 2.1.5 模型建立和参数设置28-29
• 2.2 实验方法29-35
• 2.2.1 管道系统29-31
• 2.2.2 磨损测量装置31-32
• 2.2.3 实验对象32-35
• 2.3 本章小结35-36
• 第三章 闸板位置对闸阀流阻特性及内部流动特性的影响36-49
• 3.1 闸阀流阻特性分析36-42
• 3.1.1 流量系数分析37-38
• 3.1.2 阻力系数分析38-40
• 3.1.3 压力系数分析40-42
• 3.2 内部流动特性42-47
• 3.2.1 压力场分析42-43
• 3.2.2 速度流线分析43-44
• 3.2.3 脉动速度分析44-46
• 3.2.4 颗粒速度的分布46-47
• 3.3 本章小结47-49
• 第四章 闸板位置对闸阀闸板及阀体主要壁面磨损的影响49-59
• 4.1 闸板位置对槽道后壁面磨损的影响49-53
• 4.1.1 磨损分布随时间的变化49-50
• 4.1.2 槽道后壁面上的磨损云图分布50-51
• 4.1.3 槽道后壁面上磨损分布的定量分析51-53
• 4.2 闸板位置对闸板前壁面磨损的影响53-55
• 4.2.1 闸板前壁面上磨损云图分布53-55
• 4.2.2 闸板前壁面上磨损分布的定量分析55
• 4.3 磨损实验55-57
• 4.3.1 槽道后壁面磨损分布56
• 4.3.2 槽道后壁面竖直中线的磨损分布56-57
• 4.3.3 槽道后壁面水平中线的磨损分布57
• 4.3.4 闸板前壁面竖直中线的磨损分布57
• 4.4 本章小结57-59
• 第五章 总结与展望59-62
• 5.1 总结59-60
• 5.2 工作展望60-62
• 参考文献62-68
• 致谢68-69
• 攻读硕士学位期间的研究成果69-70

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