新偏心蝶阀结构设计及参数优化

发布时间：2017-08-04 22:24

  本文关键词：新偏心蝶阀结构设计及参数优化

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【摘要】：蝶阀作为一种旋转型平板阀,在流体控制系统中,具有截止和调节双重作用;基于其结构简单、体积小、成本低等优点,广泛应用于国民经济的各领域。随着三偏心蝶阀的提出,蝶阀克服硬密封与泄露、软密封与承压小等诸多矛盾,拓宽了使用范围,成为其它类型阀门的更新换代产品。三偏心蝶阀性能的好坏,不仅关系着控制系统运行的安全和经济效益的优异,而且还关系着未来阀门行业的发展方向。但在与阀门生产商的交流中了解到,三偏心蝶阀设计加工的核心技术为国外垄断,我国缺少相应的设计理论和研究方法,且自主研制生产的偏心蝶阀成品,在截止工况下,存在“过关闭”现象,无法应用于高要求的场所。此外,气动蝶阀在使用时,存在严重的“水锤”现象,需附加额外缓冲装置,增加了使用成本。因此,对三偏心蝶阀存在的问题进行分析和解决,具有重大的工程意义。本文基于三偏心蝶阀相关问题,提出了一种新型偏心蝶阀结构,分析了其干涉与结构参数之间的关系,开发了结构参数干涉优化取值程序,并运用有限元分析软件,分析了两种结构的结构特性和内部流场性能,为偏心蝶阀结构优化设计和研究方法的形成奠定了一定基础。具体工作如下:(1)提出一种新偏心蝶阀的结构,并以阀门制造商提供的DN250三偏心蝶阀模型为原型,在三维软件PRO/E中对两种蝶阀结构实现参数化建模;(2)针对蝶阀的干涉问题,解析新蝶阀结构密封面坐标方程,提出干涉检查方法,利用MATLAB开发了干涉检查程序和界面;(3)为了更好的查看干涉检查结果,实现干涉参数与模型连接,对PRO/E进行界面二次开发;(4)为了快速获得蝶阀不发生干涉的结构参数,提出一种参数优化取值方法,并用MATLAB编写优化程序,实现了参数优化取值;(5)利用有限元分析软件ANSYS Workbench分析三偏心蝶阀,在关闭状态下产生“过关闭”现象的原因,并对两种结构性能进行对比分析;(6)利用计算流体力学软件Fluent对两种蝶阀结构不同开度下内部流场进行数值模拟分析,得出两种结构在流体上的相关性能。
【关键词】：新偏心蝶阀结构 三偏心蝶阀 干涉 参数优化 有限元分析
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH134
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 课题的研究背景及意义9-10
• 1.2 蝶阀的结构简介10-12
• 1.2.1 中线蝶阀10
• 1.2.2 单偏心蝶阀10-11
• 1.2.3 双偏心蝶阀11
• 1.2.4 三偏心蝶阀11-12
• 1.3 蝶阀国内外发展概况12-16
• 1.3.1 蝶阀国外发展概况12-13
• 1.3.2 蝶阀国内发展情况13-16
• 1.4 研究目的和意义16
• 1.5 本文研究的主要内容16-19
• 第二章 新偏心蝶阀结构设计及模型建立19-27
• 2.1 三偏心蝶阀构造原理19-20
• 2.2 新偏心蝶阀构造原理20-22
• 2.3 偏心蝶阀的三维建模22-24
• 2.4 三维模型参数化24-25
• 2.5 小结25-27
• 第三章 新蝶阀结构的干涉分析及程序开发27-43
• 3.1 新蝶阀结构密封面方程式建立27-29
• 3.2 新蝶阀结构干涉检查方法29-30
• 3.3 编写干涉检查程序30-33
• 3.4 偏心参数与干涉分析结果33-35
• 3.5 干涉检查界面的开发35-37
• 3.5.1 界面开发原则35
• 3.5.2 干涉检查界面设计35-37
• 3.6 PRO/E软件界面的二次开发37-41
• 3.6.1 PRO/E二次开发简介38
• 3.6.2 PRO/E界面开发主要内容38-40
• 3.6.3 界面二次开发结果40-41
• 3.7 小结41-43
• 第四章 偏心蝶阀干涉结构参数取值优化43-51
• 4.1 引言43
• 4.2 偏心蝶阀结构参数的优化问题43-46
• 4.2.1 优化简介43-44
• 4.2.2 优化方法选择44
• 4.2.3 优化问题描述44-46
• 4.3 干涉优化程序编写46-47
• 4.4 参数优化取值界面设计47-50
• 4.5 小结50-51
• 第五章 偏心蝶阀有限元分析51-73
• 5.1 ANSYS有限元简介51-52
• 5.2 两种蝶阀结构静力学分析52-61
• 5.2.1 ANSYS Workbench静力学分析步骤及设置52-54
• 5.2.2 两种蝶阀静力学分析结果54-61
• 5.3 两种蝶阀结构流场数值模拟分析61-72
• 5.3.1 Fluent内流场数值模拟分析步骤及设置61-65
• 5.3.2 两种蝶阀流体模拟分析结果65-69
• 5.3.3 蝶阀流体参数计算69-72
• 5.4 小结72-73
• 第六章 结论与展望73-75
• 致谢75-77
• 参考文献77-81
• 附录1 蝶阀干涉检查程序81-83
• 附录2 压板二次开发程序83-85
• 附录3 干涉参数优化取值程序85-89
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果89

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3 万木┰，

本文编号：622068