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大口径动态流量平衡阀的数值模拟和实验研究

发布时间:2018-04-05 00:14

  本文选题:水力失调 切入点:节能 出处:《浙江大学》2012年硕士论文


【摘要】:本文创新设计了一种机械结构简单、通流能力强、流量控制精度高的大口径动态流量平衡阀模型,该模型包含一种独特的引压结构。 针对该模型结构,论文尝试选用同心环形缝隙流量公式设计该模型核心构件——阀芯曲线,并运用CFD方法对基于理论计算创建的模型在不同阀芯位移下的流动特性进行了数值模拟。数值模拟采用标准K-ε湍流模型和SIMPLE算法。通过分析数值模拟结果,论文得到了平衡阀阀芯轴向受力—阀芯位移曲线关系图,两者的线性相关性验证了同心环形缝隙流量公式的可靠性;同时依据关系图上存在的问题,论文不断改进阀体结构设计,最终得到了具有高线性度的阀芯轴向受力—阀芯位移关系曲线的平衡阀模型,并验证了引压结构的可行性和效用性。预期能使用线性螺旋弹簧控制阀芯移动,达到控制流量恒定的目的。 为进一步验证动态流量平衡阀的高精度性能,论文借助专门的高精度动态流量平衡阀流量压差特性试验平台对设计的恒流量平衡阀实物模型进行了实验研究,得到了实物模型的流量—压差特性曲线。曲线结果表明该恒流量控制阀能通过线性弹簧实现高精度恒流量功能。实验结果还证实了CFD数值模拟是进行动态流量平衡阀优化设计和预测分析的一种可行有效的方法。 理论推导与实验研究的结果还表明,改变弹簧弹性系数时,动态流量平衡阀的平衡流量值和工作压差范围将按一定规律变化,但对流量控制精度的影响较小因此,工程实践中可以通过改变弹簧弹性系数值来满足不同工作压差范围和平衡流量值的需求。 论文将设计的平衡阀与现有知名平衡阀制造商生产的动态流量平衡阀进行能耗对比,验证了本设计阀门低能耗,高通流等特点。最后总结了DN=300mm口径平衡阀的设计思路,为其他口径的系列化产品设计提供一定的指导。
[Abstract]:In this paper, a large caliber dynamic flow balance valve model with simple mechanical structure, strong flow capacity and high flow control accuracy is designed.Aiming at the structure of the model, this paper tries to select the concentric annular slot flow formula to design the core component of the model-the valve core curve.The flow characteristics of the model based on theoretical calculation under different spool displacement were simulated by CFD method.The standard K- 蔚 turbulence model and SIMPLE algorithm are used in the numerical simulation.By analyzing the numerical simulation results, the paper obtains the balance valve core axial load-valve core displacement curve diagram, the linear correlation between the two verified the concentric annular slot flow formula reliability, and according to the relationship between the existing problems,In this paper, the design of valve body structure has been improved continuously, and the balance valve model with high linearity of axial load-core displacement curve has been obtained, and the feasibility and utility of the lead pressure structure have been verified.A linear coil spring is expected to be used to control the movement of the spool to achieve the purpose of constant flow control.In order to further verify the high precision performance of the dynamic flow balancing valve, the physical model of the designed constant flow balance valve is experimentally studied by means of a special high precision dynamic flow balance valve flow pressure differential test platform.The flow-pressure difference characteristic curve of the physical model is obtained.The curve results show that the constant flow control valve can achieve high precision constant flow function by linear spring.The experimental results also prove that CFD numerical simulation is a feasible and effective method for optimal design and prediction of dynamic flow balancing valve.The theoretical derivation and experimental results also show that when the spring elastic coefficient is changed, the balance flow value and the working pressure difference range of the dynamic flow balancing valve will change according to certain laws, but the influence on the flow control accuracy is small.In engineering practice, the spring elastic coefficient can be changed to meet the requirements of different range of working pressure difference and balance flow value.This paper compares the energy consumption of the designed balance valve with the dynamic flow balance valve produced by the famous balance valve manufacturer, and verifies the characteristics of the design valve, such as low energy consumption and high flow passage.Finally, the design idea of DN=300mm caliber balance valve is summarized, which provides some guidance for the series product design of other caliber.
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TH134

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本文编号:1712331

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