直通式截止阀的流场分析对比与试验研究

发布时间：2017-09-29 17:18

  本文关键词：直通式截止阀的流场分析对比与试验研究

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【摘要】：截止阀广泛的应用在管路系统中,在系统调节方向和流体传动中承担着重要作用,通过不同的阀芯开度用来调控管路出口处流体介质压力的大小与流量。所以,了解流体在阀腔体内部的流动规律,有助于合理的选择阀芯结构和流体介质的流向有着重要意义。而随着CFD技术的不断发展和广泛应用,为研究阀体内流场提供了一种可行的方法。论文以一种直通式截止阀作为研究对象,通过数值分析和试验研究相结合对比的方法,分别在流体介质不同的流向下,分析和对比两种流向下阀体内流场的特性及其稳定性,并对流场进行数值计算分析,同时对该截止阀进行试验加以验证。具体内容可归纳如下:论文依据所提供的的直通式截止阀参数,加以计算设计并作出CAD图纸,根据阀门的结构尺寸,使用常用的三维建模软件solidworks,对该截止阀阀体、支架、手轮、阀盖、阀瓣和连接件结构构建三维模型并加以装配。抽取出截止阀的内流道,应用CFD网格技术,使用结构性适应强的非结构化网格对该截止阀的阀体流道运算区域进行离散化处理,用ICEM来生成网格。基于N-S控制方程和标准k-ε湍流模型,让阀处在十个不同的开度下,对其流道内流场的流动进行定常稳态三维数值模拟分析。求得在相同的边界条件下阀体内部的压力、速度、和速度矢量分布图。依据得到的云图,分析对比两种不同介质流向下腔体内部的压力、速度等的计算数据,找出其相似点和不同点。对该截止阀进行试验研究,分别将介质从低进高出和高进低出两个方向进行外特性试验,得出试验数据,绘制出截止阀在不同开度下的流量、流阻特性曲线图。将试验结果和模拟分析结果进行对比研究,试验验证了模拟计算的正确性和可行性,依据试验和模拟结果在文中说明介质低进高出与高进低出时截止阀各自有什么特点。为进行进一步的探索研究,在相同的阀体腔道内,对阀门进行优化分析,通过修改阀瓣结构,对比两种不同阀瓣结构下流场的稳定性和阀门外特性,得到在不同阀瓣结构时流场的特性曲线图。表明内旁通结构的阀瓣更有利于流体介质的流通,能够一定程度上减小流体的流动阻力,也能减小介质流向为高进低出时的开启力,同时也能使阀门结构更为紧凑。通过上述的对比分析研究,能为截止阀流场流道的优化及不同介质流向下截止阀的安装方向提供一定的借鉴和参考作用。
【关键词】：截止阀 介质流向 流场分析 对比分析 试验研究
【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
• Abstract8-12
• 第1章 绪论12-19
• 1.1 课题研究的意义12-13
• 1.2 国内外研究现状及分析13-15
• 1.3 国内外试验研究状况及分析15-17
• 1.4 截止阀研究的工程背景17
• 1.5 课题来源与主要研究工作17-18
• 1.6 课题的创新点与关键性问题18
• 1.7 本章小结18-19
• 第2章 截止阀的分类和计算设计与数值分析理论19-28
• 2.1 截止阀的简单分类19
• 2.2 截止阀基本结构与工作原理19-20
• 2.3 截止阀主要结构设计计算20-23
• 2.3.1 截止阀密封面结构20
• 2.3.2 密封面上的压力计算20-22
• 2.3.3 阀杆的受力分析22-23
• 2.3.4 阀体强度的计算23
• 2.4 数值分析的理论基础23-27
• 2.4.1 CFD求解过程23-24
• 2.4.2 网格的划分24-25
• 2.4.3 湍流模型25-26
• 2.4.4 边界条件的设立26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 不同介质流向下的流场对比分析28-39
• 3.1 两种介质流向下内部流场的对比分析28-38
• 3.1.1 20%开度时的计算对比分析28-31
• 3.1.2 50%开度时的计算对比分析31-34
• 3.1.3 100%开度时的计算对比分析34-38
• 3.2 本章小结38-39
• 第4章 截止阀的试验研究39-45
• 4.1 截止阀的试验研究39-41
• 4.1.1 试验系统39-40
• 4.1.2 试验参数40
• 4.1.3 试验步骤40-41
• 4.2 试验结果与模拟结果的对比41-44
• 4.3 本章小结44-45
• 第5章 两种阀瓣结构下的流场对比分析45-53
• 5.1 两种阀瓣结构下内流场的分析比较45-50
• 5.1.1 20%开度时的计算对比分析45-47
• 5.1.2 50%开度时的计算对比分析47-48
• 5.1.3 100%开度时的计算对比分析48-50
• 5.2 两种阀瓣结构下截止阀特性曲线比较图50-52
• 5.3 本章小结52-53
• 结论与展望53-55
• 参考文献55-58
• 致谢58-59
• 附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文59

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：943258