阀板空化特性数值模拟及实验研究
发布时间：2021-01-02 17:26
核电调节阀是核电站中使用数量较多的介质输送与控制设备。在高压差环境下,调节阀很容易产生空化,而空化现象往往会导致阀门流量特性发生变化,严重时甚至破坏阀门与管道结构,从而对系统安全运行产生重大影响。因此,阀门空化现象的有效评估与检测对于核电系统的安全运行具有重要的意义。为了实现阀门空化现象的有效评估与检测,本文以阀板作为研究对象,采用理论、仿真和实验相结合的方式,研究阀板空化特性与空化程度的判断方法,为后续阀门空化现象的诊断技术研究提供理论与实验支撑。首先,基于两相流和空化模型,建立了阀板流动过程仿真模型,研究了阀板结构参数、工况参数对于流量和空化的影响规律。然后,基于自行设计的实验台架,设计了 D8和D16单孔阀板,研究了前后压力、压差、温度对于流动过程的影响,并利用设计的透明石英玻璃管段观察到了空化现象。最后,通过实验与仿真数据的对比分析验证了仿真技术的有效性,进而结合仿真数据与实验数据,计算了阀板压力恢复系数,给出了阀板流量特性,研究了阀板空化程度表征系数,以表达阀板空化的剧烈程度,从而为后续阀门空化现象有效评估与检测技术的研究提供理论支撑。通过阀板空化特性的理论、仿真与实验研究,...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１技术路线流程图??１．３．２研究目标??为了实现阀门空化现象有效检测与评估，本文以结构相对较为简单的阀板作为研究??对象，通过结合现有的理论知识，利用仿真技术及实验研究手段，在不同工况下，对阀??
Ｎｕｒｉｃｋ做了关于节流孔空化的实验研宄，得到了节流孔在不同压差下的流量系数与??空化数的关系曲线数据图。??实验模型几何图形如图３．１所示。??在前处理软件Ｐｏｉｎｔｗｉｓｅ中对模型进行网格划分，网格图如图３．２所示：??＂?１）４＝４０，０?Ｉ?°．｜?■???１１??ｒｉ????图３．１几何模型图?３．２网格模型图??将网格文件导入Ｆｌｕｅｎｔ设置，检查网格，边界条件规定进口总压力与出口压力，湍??流模型采用Ｒｅａｌｉｚａｂｌｅ?ｋ－ｆ模型，离散方程的求解方法采用ｃｏｕｐｌｅｄ算法。对其进行不??同入口压力下的数值模拟计算。计算收敛后，可在Ｆｌｕｅｎｔ的Ｒｅｐｏｒｔ选项里计算出进出口??流量。??保持出口不变，出口压力巧＝９５００ｐａ，改变入口压力ｐ。，仿真不同进口压力工况下??１３??
?２．０??空化数??图３．３仿真与实验数据对比曲线??从图３．３可以看出，仿真所得流量特性曲线和实验所得流量特性曲线有较好的吻合，??从而证明稳态情况下ＣＦＤ二维数值模拟技术的有效性。??３．２．２基于调节阀流量特性数据仿真技术有效性验证??为了验证本文三维数值模拟仿真的有效性，对调节阀的流量特性进行数值模拟。首??先采用计算流体力学软件分析了不同开度下的阀内流动规律，得到流场中压力和速度分??布，通过计算绘制流量特性曲线。最后，采用实验的方法分析阀门流量特性，通过计算??绘制阀门流量特性曲线。结果分析表明，模拟值与试验值有较好的吻合，并且流量系数??曲线光滑连续，满足设计要求，验证了三维数值模拟的可靠性。??（１）仿真模拟过程??利用实体建模软件ＮＸ建立ＤＮ１００套筒式调节阀的流道模型。通过移动阀芯，可??得到调节阀在不同开度工况下的几何模型。５０％开度下调节阀的流道几何模型如图３．４??所示。??建立１０％、３０％．．．１００％行程时的流道模型。在Ｐｏｉｎｔｗｉｓｅ中对模型进行网格划分
【参考文献】：
期刊论文
[1]非定常空化流致噪声的数值模拟[J]. 朱明明,黄彪,王国玉,王宁. 排灌机械工程学报. 2017(11)
[2]低频超声三次雾化喷嘴设计及雾化试验[J]. 王伟强,汤廷孝,束学道. 机械设计与研究. 2016(03)
[3]基于流声耦合法的离心泵空化流动噪声特性研究[J]. 周云龙,吕远征. 化工机械. 2016(01)
[4]超超临界火电机组高温减压调节阀空蚀问题分析及结构优化[J]. 郭斌,何庆中,王渝皓,王永斌,蒲虎. 热力发电. 2015(10)
[5]超(超)临界多级套筒调节阀空化抑制模拟研究[J]. 李树勋,丁强伟,徐晓刚,余龙. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(03)
[6]基于CFD方法的调节阀流动噪声预测[J]. 王佳典,唐浩. 噪声与振动控制. 2014(05)
[7]调节阀噪音的控制方法[J]. 郭进. 化工设计. 2014(04)
[8]调节阀闪蒸和气蚀现象及防护措施[J]. 秦猛. 工业仪表与自动化装置. 2014(03)
[9]PX装置改造项目调节阀的选型[J]. 陈昀. 石油化工设计. 2014(01)
[10]调节阀闪蒸和气蚀现象分析[J]. 张晓宁. 广东化工. 2013(12)
博士论文
[1]液压节流阀中的空化流动与噪声[D]. 陆亮.浙江大学 2012
硕士论文
[1]高压差迷宫式多级降压调节阀内部流动特性分析研究[D]. 徐晓刚.兰州理工大学 2013
[2]高压差调节阀内部流体流动规律与汽蚀仿真研究[D]. 侯璐瑶.北京化工大学 2011
本文编号：2953335
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１技术路线流程图??１．３．２研究目标??为了实现阀门空化现象有效检测与评估，本文以结构相对较为简单的阀板作为研究??对象，通过结合现有的理论知识，利用仿真技术及实验研究手段，在不同工况下，对阀??
Ｎｕｒｉｃｋ做了关于节流孔空化的实验研宄，得到了节流孔在不同压差下的流量系数与??空化数的关系曲线数据图。??实验模型几何图形如图３．１所示。??在前处理软件Ｐｏｉｎｔｗｉｓｅ中对模型进行网格划分，网格图如图３．２所示：??＂?１）４＝４０，０?Ｉ?°．｜?■???１１??ｒｉ????图３．１几何模型图?３．２网格模型图??将网格文件导入Ｆｌｕｅｎｔ设置，检查网格，边界条件规定进口总压力与出口压力，湍??流模型采用Ｒｅａｌｉｚａｂｌｅ?ｋ－ｆ模型，离散方程的求解方法采用ｃｏｕｐｌｅｄ算法。对其进行不??同入口压力下的数值模拟计算。计算收敛后，可在Ｆｌｕｅｎｔ的Ｒｅｐｏｒｔ选项里计算出进出口??流量。??保持出口不变，出口压力巧＝９５００ｐａ，改变入口压力ｐ。，仿真不同进口压力工况下??１３??
?２．０??空化数??图３．３仿真与实验数据对比曲线??从图３．３可以看出，仿真所得流量特性曲线和实验所得流量特性曲线有较好的吻合，??从而证明稳态情况下ＣＦＤ二维数值模拟技术的有效性。??３．２．２基于调节阀流量特性数据仿真技术有效性验证??为了验证本文三维数值模拟仿真的有效性，对调节阀的流量特性进行数值模拟。首??先采用计算流体力学软件分析了不同开度下的阀内流动规律，得到流场中压力和速度分??布，通过计算绘制流量特性曲线。最后，采用实验的方法分析阀门流量特性，通过计算??绘制阀门流量特性曲线。结果分析表明，模拟值与试验值有较好的吻合，并且流量系数??曲线光滑连续，满足设计要求，验证了三维数值模拟的可靠性。??（１）仿真模拟过程??利用实体建模软件ＮＸ建立ＤＮ１００套筒式调节阀的流道模型。通过移动阀芯，可??得到调节阀在不同开度工况下的几何模型。５０％开度下调节阀的流道几何模型如图３．４??所示。??建立１０％、３０％．．．１００％行程时的流道模型。在Ｐｏｉｎｔｗｉｓｅ中对模型进行网格划分
【参考文献】：
期刊论文
[1]非定常空化流致噪声的数值模拟[J]. 朱明明,黄彪,王国玉,王宁. 排灌机械工程学报. 2017(11)
[2]低频超声三次雾化喷嘴设计及雾化试验[J]. 王伟强,汤廷孝,束学道. 机械设计与研究. 2016(03)
[3]基于流声耦合法的离心泵空化流动噪声特性研究[J]. 周云龙,吕远征. 化工机械. 2016(01)
[4]超超临界火电机组高温减压调节阀空蚀问题分析及结构优化[J]. 郭斌,何庆中,王渝皓,王永斌,蒲虎. 热力发电. 2015(10)
[5]超(超)临界多级套筒调节阀空化抑制模拟研究[J]. 李树勋,丁强伟,徐晓刚,余龙. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(03)
[6]基于CFD方法的调节阀流动噪声预测[J]. 王佳典,唐浩. 噪声与振动控制. 2014(05)
[7]调节阀噪音的控制方法[J]. 郭进. 化工设计. 2014(04)
[8]调节阀闪蒸和气蚀现象及防护措施[J]. 秦猛. 工业仪表与自动化装置. 2014(03)
[9]PX装置改造项目调节阀的选型[J]. 陈昀. 石油化工设计. 2014(01)
[10]调节阀闪蒸和气蚀现象分析[J]. 张晓宁. 广东化工. 2013(12)
博士论文
[1]液压节流阀中的空化流动与噪声[D]. 陆亮.浙江大学 2012
硕士论文
[1]高压差迷宫式多级降压调节阀内部流动特性分析研究[D]. 徐晓刚.兰州理工大学 2013
[2]高压差调节阀内部流体流动规律与汽蚀仿真研究[D]. 侯璐瑶.北京化工大学 2011
本文编号：2953335
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