基于CFD的滑板式调节阀流场的数值模拟及结构优化

发布时间：2017-09-19 18:23

  本文关键词：基于CFD的滑板式调节阀流场的数值模拟及结构优化

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【摘要】：调节阀是管路系统中的重要控制部件,广泛应用于能源产业、交通运输、国防工业、城市建设等各行各业中,调节阀性能的好坏直接关系到整个过程控制系统的质量,系统运行的安全以及生产的经济效益等重要因素,设计生产高性能的调节阀至关重要。水力特性是阀门设计的重要依据,传统的经验设计方法通常是注重机械结构而忽略了水力因素对阀门性能的影响,极大的限制了阀门性能的提高。而CFD技术作为研究阀门内部流场水力特性的重要手段,运用此技术从水力的角度对阀门进行分析研究,对提高阀门性能具有重要的理论意义与工程实用价值。本文以某新型滑板式调节阀为研究对象,从阀门的水力角度出发,运用CFD方法对阀门内部流场进行数值计算研究,并对流道结构进行了优化。具体的研究工作如下:(1)按照滑板式调节阀的尺寸结构,利用SolidWorks进行三维实体建模,提取阀门的内部流道模型,并确定流通面积与行程之间的理论关系。(2)利用ICEM CFD软件对阀门在不同开度下的流道模型进行网格划分,并验证网格的无关性。(3)在CFD分析软件Fluent中,对滑板式调节阀不同开度下的内部流动状态进行三维定常稳态数值模拟,得到调节阀内部流场的可视化图形结果,分析阀门内部的压力、速度及流线的分布规律;同时还分析了阀门的流量特性与流阻特性。(4)分析了滑板式调节阀节流槽孔的不同结构参数对阀门流动特性的影响规律,并根据分析结果提出了优化意见,实现了对阀门结构的优化设计。
【关键词】：滑板式调节阀 CFD 流量特性 结构优化
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH134
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 本课题的来源及研究意义8-9
• 1.2 国内外研究概况9-11
• 1.2.1 调节阀国内外发展概况9-10
• 1.2.2 滑板式调节阀国内外发展概况10-11
• 1.3 CFD技术在阀门中的应用11-13
• 1.3.1 CFD技术简介11
• 1.3.2 CFD在阀门中的应用11-13
• 1.4 本文研究的主要内容13-14
• 2 调节阀内部流动特性数值模拟理论基础14-23
• 2.1 调节阀的节流原理14-16
• 2.2 流量系数16
• 2.3 流阻系数16-17
• 2.4 流量特性17-19
• 2.5 CFD数值模拟方法和分类19-20
• 2.6 流体控制方程20-21
• 2.7 湍流模型21-22
• 2.8 本章小结22-23
• 3 滑板式调节阀模型建立23-33
• 3.1 滑板式调节阀的工作原理23-24
• 3.2 滑板式调节阀三维建模24-27
• 3.3 滑板式调节阀的特点27-30
• 3.4 滑板式调节阀的结构特性30-31
• 3.5 本章小结31-33
• 4 滑板式调节阀内部流场数值模拟分析33-52
• 4.1 CFD求解过程及软件介绍33-35
• 4.1.1 CFD的工作流程33-34
• 4.1.2 Fluent软件简介34-35
• 4.2 CFD方法的可行性验证35-38
• 4.2.1 选取标准孔板35-36
• 4.2.2 标准孔板的数值计算36-38
• 4.3 滑板式调节阀三维流道网格划分38-41
• 4.3.1 ANSYS—ICEM简介38
• 4.3.2 划分计算网格38-40
• 4.3.3 网格无关性验证40-41
• 4.4 滑板式调节阀内部流动的数值模拟计算41-51
• 4.4.1 不同开度下调节阀内部流场分析42-49
• 4.4.2 流量特性与流阻特性49-51
• 4.5 本章小结51-52
• 5 滑板式调节阀结构优化分析52-73
• 5.1 结构优化改进措施52
• 5.2 优化结构的数值计算分析52-71
• 5.2.1 结构一的数值计算分析52-65
• 5.2.2 结构二的数值计算分析65-71
• 5.3 结构优化建议71-72
• 5.4 本章小结72-73
• 6 结论与展望73-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-79
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 张希恒;姚晓春;余建平;付碧坤;;V形调节球阀的结构优化[J];阀门;2009年02期

2 郝娇山;尚洪宝;蒋永兵;胡建;李黎;;煤化工专用黑水阀阀座流通性能研究[J];自动化与仪器仪表;2014年06期

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本文编号：883214