弹簧载荷式安全阀热态动作性能实验以及其瞬态CFD模拟方法的研究

发布时间：2017-05-23 14:21

  本文关键词：弹簧载荷式安全阀热态动作性能实验以及其瞬态CFD模拟方法的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：众所周知：弹簧式安全阀是一种非常重要的超压泄放装置,它能自动释放掉承压容器中超过整定压力的多余蒸汽。但是,对于安全阀动作性能的数值模拟研究方法还不是很成熟,而动态性能实验又需要巨大的花费,因此本文针对以上问题做了更进一步的研究,主要内容如下：(1)为了准确且方便的研究弹簧载荷式安全阀在高温高压工况下的动作性能,本课题中安全阀动作性能试验严格按照ASME PTC-25进行,通过这些实验得到了一些重要的安全阀的热态参数。(2)本文中以实验得到整定压力为基准,用动网格技术对于安全阀的动作性能进行了3-D瞬态模拟,论证了一种新的CFD几何计算模型的准确性(在出口处加上一个四面开口大容器,保证出口(Opening)边界没有超声速的流动)。本文中用热饱和蒸汽作为介质来模拟计算安全阀的动作性能,同时也考虑了安全阀运动件的质量对于安全阀启闭时间的影响。通过比较实验结果和瞬态计算结果,表明：计算结果和实验结果在误差允许的范围内,说明结果可信,即瞬态计算结果可以近似代替实验结果。(3)依据这种方法,本文中还首次计算了流体介质种类、弹簧刚度、调节圈位置、蒸汽过热度等工程实际中的重要参数对弹簧载荷式安全阀动态性能的影响。计算结果不仅和工程实际经验较为吻合,更加量化了不同因素对于安全阀动作性能的影响的大小。此外,本文中的CFD模型在安全阀的设计和选型过程中可以避免实验过程中的繁琐程序,减少大笔的花费,还可以降低由于做实验而带来的风险,更加提高了研发的效率。
【关键词】：安全阀 瞬态模拟 临界流 动态特性 实验装置
【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
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-30
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 安全阀简介11-22
• 1.2.1 安全阀的名词术语11-13
• 1.2.2 安全阀的分类13-19
• 1.2.3 安全阀的结构以及其工作原理19-21
• 1.2.4 安全阀的流量计算21-22
• 1.3 安全阀研究的国内外进展和本文创新点22-25
• 1.3.1 国外的研究动态22-24
• 1.3.2 国内研究动态24-25
• 1.3.3 本文创新点25
• 1.4 流体力学基础25-29
• 1.4.1 流体流动分析概述25-26
• 1.4.2 流体力学的控制方程26-28
• 1.4.3 ANSYS CFX中的湍流模型28-29
• 1.5 研究内容及意义29
• 1.6 本章小结29-30
• 第2章 安全阀热态动作性能实验30-35
• 2.1 实验原理30
• 2.2 安全阀的热态实验装置以及实验操作步骤30-33
• 2.2.1 实验装置介绍30-32
• 2.2.2 实验步骤32-33
• 2.3 实验结果及分析33-35
• 第3章 CFD模拟前处理35-48
• 3.1 计算模型以及网格的生成35-41
• 3.1.1 计算模型35-36
• 3.1.2 网格类型以及域交界面种类的介绍36-38
• 3.1.3 流体域的分割以及网格的划分38-41
• 3.2 阀瓣移动动力学分析和CEL语言41-42
• 3.2.1 阀瓣移动动力学分析41-42
• 3.2.2 CEL表达式和命令42
• 3.3 边界条件以及求解参数42-44
• 3.4 瞬态模拟以及结果的后处理44-46
• 3.5 网格无关性验证46-47
• 3.6 本章小结47-48
• 第4章 新计算模型的论证48-54
• 4.1 新算法概述48
• 4.2 计算结果和实验结果的比较与讨论48-50
• 4.2.1 大容器尺寸的对计算结果的影响48-49
• 4.2.2 实验结果与模拟结果对比49-50
• 4.3 计算结果的描述50-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第5章 流体介质、过热度等参数对PRV性能的影响54-73
• 5.1 流体介质对安全阀动作性能的影响54-58
• 5.1.1 引言54
• 5.1.2 瞬态模拟结果分析54-57
• 5.1.3 介质种类对于安全阀排量系数的影响57-58
• 5.2 蒸汽过热度对安全阀动作性能的影响58-62
• 5.2.1 本节研究背景介绍58-59
• 5.2.2 不同过热度蒸汽的瞬态模拟结果分析59-62
• 5.3 上调节圈位置对安全阀动作性能的影响62-69
• 5.3.1 研究安全阀调节圈位置的背景介绍62-64
• 5.3.2 不同下调节圈位置的瞬态模拟结果分析64-69
• 5.4 有限位时弹簧刚度对安全阀动作性能的影响69-72
• 5.4.1 本节研究背景介绍69
• 5.4.2 不同弹簧刚度算例的瞬态模拟结果分析69-72
• 5.5 本章小结72-73
• 第6章 结论与展望73-75
• 6.1 结论73-74
• 6.2 展望74-75
• 参考文献75-80
• 致谢80-81
• 硕士期间研究成果81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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本文编号：388220