圆盘式止回阀开启过程的数值模拟及优化分析

发布时间：2023-04-21 05:19

　　圆盘式止回阀由于结构简单,体积小,安装方便等特点在农业、核能、冶金、石化等多领域得到广泛的应用。尤其在核动力装置系统中,不仅需要止回阀的使用性能高不易损坏,还需要在很小流量下也能顺利动作。因此,深入研究止回阀的运行状态,有一定的学术意义和应用价值。本文首先通过实用阀门设计手册给出的流量系数和典型蝶阀开度的关系图与仿真数据进行对比,确定了一套适合圆盘式止回阀的仿真模型,为后续分析提供依据。利用稳态数值模拟的方法,对止回阀在固定开度为10°、45°、90°时内部流场的情况进行了仿真计算与可视化研究,给出了止回阀流道内的速度场、压力场、湍流动能分布图等,分析表明介质通过阀门时容易产生流动分离区域,使有效过流面积缩小,流速增加,并产生旋涡区,导致能量耗散大等问题。同时,本文利用动网格技术和UDF功能,对圆盘式止回阀在不同入口流速的边界条件下进行了阀门开启过程的CFD模拟和研究,了解止回阀阀瓣的开启特性,并同样选取阀门开度为10°、45°、90°时刻的内部流场情况进行分析,结果表明阀门在不同工况下开启过程中均出现阀瓣振荡的情况,且难以维持在全开状态,此外阀瓣下端区域的旋涡结构是止回阀产生能耗与阀...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 课题背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 试验研究方法在阀门中的应用
        1.2.2 CFD技术在阀门中的应用
    1.3 本文研究内容
2 计算模型的建立及可靠性验证
    2.1 三维模型的建立及简化
    2.2 计算网格的划分
        2.2.1 计算网格的类型和尺度
        2.2.2 计算网格质量
        2.2.3 工质及边界条件
        2.2.4 网格无关性验证
    2.3 计算模型的验证
    2.4 本章小结
3 圆盘式止回阀三维稳态/动态仿真分析
    3.1 概述
    3.2 圆盘式止回阀的稳态CFD分析
        3.2.1 计算网格模型
        3.2.2 求解器设置
        3.2.3 仿真结果分析
    3.3 圆盘式止回阀的动态CFD分析
        3.3.1 动网格概述
        3.3.2 动网格计算模型
        3.3.3 动网格更新方法
        3.3.4 UDF简介
        3.3.5 UDF程序的编制
        3.3.6 动态数值模拟流场分析
        3.3.7 阀瓣运动状态与受力分析
    3.4 本章小结
4 圆盘式止回阀结构优化分析
    4.1 概述
    4.2 优化预期目标
    4.3 止回阀优化策略与优化模型
        4.3.1 止回阀优化设计方案
        4.3.2 止回阀优化模型
    4.4 动态数值模拟流场分析
    4.5 阀瓣运动状态与受力分析
    4.6 改进前后止回阀关闭过程分析
    4.7 本章小结
5 结论和展望
    5.1 本文主要工作内容与研究结论
    5.2 本文研究的不足及工作展望
致谢
参考文献
附录A
    作者在攻读硕士学位期间发表论文的目录
附录B
    阀门开启过程的源代码
    控制入口流速的源代码



本文编号：3795913