轴流式止回阀关闭时瞬态动力分析

发布时间：2017-06-08 16:15

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【摘要】：止回阀主要起到防止管道内的介质倒流,阻止介质流动,避免发生事故的作用。其性能优劣、使用寿命、可靠性等直接影响泵机组及管道的安全。轴流式止回阀的启闭是一个动态的过程,阀门启闭过程中阀瓣表面的压力分布、速度等会直接影响阀门的使用性能,需对其进行动态分析。若使用传统的试验方法往往会消耗大量的人力和物力,增加了生产成本。因此需要我们寻求新的分析手段。目前数值仿真已经很好的用在了液压类产品分析中,所以可以在试验前使用数值模拟进行分析以降低生产成本。目前针对轴流式止回阀的研究多为原理、结构设计、全开稳态流场研究及止回阀在不同工况的选用等。对关闭过程中阀瓣受力情况、运动规律及阀瓣对阀座冲击的相关研究较少,本课题以圆盘式止回阀为例对止回阀的关闭过程进行了瞬态动力分析。利用数值模拟技术对轴流式止回阀进行了以下分析:(1)分析止回阀在十个不同开度下阀门内部压力、速度的分布及其内部的流动状态。计算了在不同开度下阀门的流阻流量系数,研究了其与开度的关系,得出随着阀门开度的增大,流阻系数逐渐减小,并在全开时最小为1.607;流量系数随着开度的增大而增大,全开时最大为2059.497,流量系数与开度近似呈线性关系。(2)研究了阀门在全开时不同流速下的流阻系数和阀门进出口压差,并对轴流式止回阀进行了流量流阻试验,将试验结果与计算结果进行对比,最终得出流阻系数误差为3.94%,进出口压差平均误差为3.97%。验证了数值模拟在阀门分析中的合理性与可靠性。(3)利用动网格技术和用户自定义函数,根据阀瓣运动方程编写程序给出阀瓣运动的位移、速度、加速度和介质压力之间的关系。将其嵌入到FLUENT中对轴流式止回阀关闭过程进行动态分析,得出了不同时刻下止回阀内部压力与速度的分布,阀瓣加速度与速度曲线以及阀瓣对阀座的作用力。(4)利用动态模拟的结果使用瞬态动力学的分析方法分析阀瓣对阀座的冲击,采用瞬态动力学法对阀瓣与阀座的冲击响应进行分析,其冲击应力小于材料的许用应力,不会发生失效。
【关键词】：轴流式止回阀 数值模拟 流阻试验 动网格 瞬态动力学
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH134
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 研究目的和意义10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国内研究现状11-13
• 1.3 存在的问题13
• 1.4 研究内容13-14
• 1.5 本章小结14-15
• 第2章 止回阀分类及数值模拟技术基础15-25
• 2.1 止回阀的简单分类15-17
• 2.1.1 旋启式止回阀15-16
• 2.1.2 升降式止回阀16
• 2.1.3 蝶式止回阀16-17
• 2.1.4 空排式止回阀17
• 2.2 轴流式止回阀17-19
• 2.3 数值模拟技术基础19-23
• 2.3.1 基本控制方程20-22
• 2.3.2 湍流模型22-23
• 2.4 模拟软件简介23-24
• 2.4.1 GAMBIT23
• 2.4.2 FLUENT软件23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 轴流式止回阀稳态数值模拟与试验25-37
• 3.1 轴流式止回阀的启闭原理25-26
• 3.2 轴流式止回阀数值模拟26-32
• 3.2.1 FLUENT模拟设置27
• 3.2.2 数值模拟分结果27-32
• 3.3 轴流式止回阀流量流阻试验32-36
• 3.3.1 试验系统32-34
• 3.3.2 试验数据及处理34
• 3.3.3 试验结果与数值模拟结果分析34-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第4章 轴流式止回阀动态模拟37-53
• 4.1 动网格37-40
• 4.2 用户自定义函数40-45
• 4.2.1 UDF概述40
• 4.2.2 UDF中动网格模型的宏40-41
• 4.2.3 轴流式止回阀UDF程序41-45
• 4.3 轴流式止回阀关闭过程动态模拟45-50
• 4.3.1 动网格参数的详细设置45-46
• 4.3.2 轴流式止回阀动态模拟结果46-50
• 4.4 止回阀阀瓣冲击应力分析50-52
• 4.5 本章小结52-53
• 总结与展望53-55
• 参考文献55-58
• 致谢58-59
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录59

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 向北平;殷国富;曾祥炜;李贺军;;新型梭式结构止回阀的数字仿真与结构优化[J];四川大学学报(工程科学版);2014年02期

2 张生昌;杨琳;张玉林;邓鸿英;马艺;王pざ，

本文编号：433061