往复压缩机气阀瞬态特性及故障模拟研究

发布时间：2017-07-26 00:06

  本文关键词：往复压缩机气阀瞬态特性及故障模拟研究

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【摘要】：本文对不同工况下往复压缩机的工作过程、吸气阀的瞬态特性以及吸气阀阀片裂纹故障进行了研究。首先通过对阀片进行受力分析,根据运动学定律编写阀片运动控制程序,然后利用CFD数值模拟方法对往复压缩机不同工况的工作过程进行模拟,获取缸内动态压力变化规律,并通过缸内压力测量实验对模拟结果进行验证。同时,通过模拟得出不同工况下阀片的运动规律曲线、阀片与阀座的撞击速度以及往复压缩机和气阀流道内的流体瞬态特性。之后,通过有限元分析软件计算得出不同工况下阀片与阀座的撞击应力,并对不同形式的裂纹阀片的固有频率和撞击应力进行分析计算。通过对气阀瞬态特性的研究,能够得到不同工况下阀片运动的位移、速度以及阀片受力。根据得到的撞击速度,利用ANSYS/LS-DYNA软件进行有限元显式动力学分析计算,得出阀片与阀座撞击过程的最大应力,综合气阀瞬态特性分析以及裂纹故障模拟研究得到的结果,为无级气量调节系统的优化以及阀片裂纹故障的在线监测与早期预警提供理论依据。
【关键词】：气阀瞬态特性 多工况运行分析 裂纹故障模拟 CFD数值模拟 有限元计算
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH45
【目录】：

• 学位论文数据集3-4
• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 气阀瞬态特性研究进展12-15
• 1.2.1 普通工况气阀瞬态特性研究现状12-13
• 1.2.2 无级气量调节工况气阀瞬态特性研究现状13-14
• 1.2.3 以气阀瞬态特性为基础的气阀优化研究现状14
• 1.2.4 气阀阀片撞击瞬态特性研究现状14-15
• 1.3 气阀故障模拟及实验研究15-16
• 1.3.1 气阀的主要故障形式15
• 1.3.2 气阀故障研究现状15-16
• 1.4 本文研究的主要内容16-17
• 第二章 阀片运动理论研究及UDF控制程序17-25
• 2.1 引言17
• 2.2 往复压缩机气阀结构及工作原理17-20
• 2.2.1 往复压缩机气阀结构17-18
• 2.2.2 气阀的工作原理18-19
• 2.2.3 阀片的受力分析及运动方程19-20
• 2.3 FLUENT软件UDF控制程序20-23
• 2.3.1 FLUENT软件的UDF功能简介20
• 2.3.2 阀片运动控制程序20-21
• 2.3.3 阀片变速直线运动过程21-22
• 2.3.4 阀片撞击反弹过程22-23
• 2.4 本章小结23-25
• 第三章 多工况气阀瞬态特性CFD模拟及实验研究25-57
• 3.1 引言25
• 3.2 FLUENT数值模拟基本原理25-27
• 3.3 多工况气阀瞬态特性数值模拟及实验27-35
• 3.3.1 无级气量调节原理及方式27-30
• 3.3.2 气阀及气缸流道建模及网格划分30-34
• 3.3.3 多工况往复压缩机工作过程模拟34
• 3.3.4 往复压缩机动态压力测量试验34-35
• 3.4 CFD数值模拟结果与实验结果分析35-54
• 3.4.1 往复压缩机缸内动态压力对比及流场分析35-42
• 3.4.2 多工况下吸气阀瞬态特性数值模拟结果分析42-48
• 3.4.3 卸荷器顶开装置匀速撤回结果分析48-50
• 3.4.4 卸荷器顶开装置及阀片作用力优化分析50-54
• 3.5 本章小结54-57
• 第四章 阀片撞击特性及裂纹故障模拟分析57-69
• 4.1 引言57
• 4.2 不同排气量工况下阀片与阀座撞击应力分析57-63
• 4.2.1 LS-DYNA简介及基本理论57-58
• 4.2.2 阀片与阀座的建模与网格划分58-60
• 4.2.3 碰撞模拟结果分析60-63
• 4.3 阀片模态分析及裂纹故障模拟63-67
• 4.3.1 模态分析理论及应用63-64
• 4.3.2 正常阀片与裂纹阀片计算模态分析64-65
• 4.3.3 裂纹阀片与阀座撞击模拟65-67
• 4.4 本章小结67-69
• 第五章 结论与展望69-71
• 5.1 结论69
• 5.2 展望69-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-77
• 研究成果及发表的学术论文77-79
• 作者和导师简介79-80
• 附件80-81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 李云,顾兆林,郁永章;不同阀片质量的气阀性能理论研究[J];流体机械;1998年02期

2 杨林彬;刘成毅;李燕;;应用动网格对阀片运动规律的瞬态数值模拟[J];压缩机技术;2010年05期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 金江明;活塞式压缩机排气量无级调节系统关键技术的研究[D];浙江大学;2010年

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本文编号：573865