蝶阀的优化设计和流场研究

发布时间：2023-09-29 05:36

　　蝶阀作为广泛使用的管道控制设备,它的可靠性、节能性、制造和运行成本对于国民经济具有重要的意义。在蝶阀设计中,关于如何降低蝶阀的流阻、蝶阀流阻的测算、蝶阀水力矩的计算、蝶阀各个开度的非均布载荷情况和强度分析、密封副的分析和计算等一直是设计中的难点。传统设计中一般采用试验分析和查阅设计手册的方法,这不仅耗时较长,而且加大了设计制造成本。本文旨在采用一种现代设计方法——有限单元法,对某型橡胶软密封蝶阀设计的主要难点进行了深入的研究和分析： (1)阐述了蝶阀的应用领域及其重要意义,介绍了蝶阀的基本结构、基本性能及特点,进而指出了当前蝶阀设计中的主要设计方法和存在的主要问题,导出了本课题的研究背景和研究意义,阐述了与课题相关的流体理论； (2)建立了某型橡胶软密封蝶阀的参数化几何模型,并建立了结构静力学仿真分析有限元模型,分析了该橡胶软密封蝶阀在全关状态下的应力、变形结果,根据分析结果,改进了该橡胶软密封蝶阀的结构,并取得较好的效果； (3)为了分析流过蝶阀的流体,建立了一种计算流阻系数的有限元模型、利用Cosmosflow分析了管道的沿程压力损失、计算了蝶阀在多种开度下的流阻系数,通过与实验值...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 蝶阀在国民经济中的地位和作用
    1.3 蝶阀的结构及性能指标
    1.4 当前蝶阀设计存在的关键问题及设计方法
    1.5 本课题相关的流体理论
        1.5.1 流体的分类
        1.5.2 湍流模型
        1.5.3 流体基本方程
        1.5.4 流阻系数的定义
        1.5.5 气蚀
    1.6 本章小结
第2章 蝶阀的参数化建模和结构静力分析
    2.1 Solidworks介绍
    2.2 结构静力分析
    2.3 参数化设计的概念和模型
    2.4 全关工况下静力有限元分析
        2.4.1 材料
        2.4.2 载荷
        2.4.3 施加边界条件
        2.4.4 网格划分
        2.4.5 计算结果与讨论
        2.4.6 改进蝶阀结构
        2.4.7 结构改进后结果及分析
    2.5 本章小结
第3章 蝶阀的流体分析
    3.1 Cosmosflow软件简介
    3.2 管道沿程压力损失的仿真计算
    3.3 流阻系数计算
        3.3.1 全开工况下流阻系数计算
        3.3.2 与全开工况下试验值的比较
        3.3.3 各个开度的流阻系数仿真及计算
        3.3.4 改进蝶板结构后的流阻系数分析
    3.4 流态分析
        3.4.1 压力变化分析
        3.4.2 流速分析
        3.4.3 流线分析
        3.4.4 流态分析结果讨论
    3.5 本章小结
第4章 流固耦合分析
    4.1 耦合分析定义及其方法
    4.2 流固耦合分析方法
    4.3 进行流固耦合分析
    4.4 蝶阀的水力矩分析
    4.5 气蚀分析
    4.6 气蚀的解决方法
    4.7 本章小结
第5章 密封分析
    5.1 影响阀门密封性能的因素
    5.2 蝶阀的密封面介绍
    5.3 密封比压的理论计算
    5.4 蝶阀密封分析
        5.4.1 多载荷步分析
        5.4.2 接触分析
        5.4.3 密封分析
    5.5 关于密封面的改进方案
    5.6 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
附录 攻读学位期间所发表的学术论文目录



本文编号：3849390