基于Workbench的全量型安全阀温度场和流场特性研究

发布时间：2017-05-04 12:04

  本文关键词：基于Workbench的全量型安全阀温度场和流场特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国工业的高速发展，，机械、石化、冶金、造船、国防、民生等诸多领域对电力提出了迫切需求。超临界和超超临界火电机组成为我国未来火电机组的主要发展方向。全量型安全阀作为机组高压端的安全装置，依靠介质压力和自身的弹簧力开启和关闭，具有运行安全、性能可靠、关闭严密、排放系数大、开启压力准确、启闭压差小、密封性好、调整方便等特点。传统的试验方法难以满足此类高参数阀门的技术要求，必须采用仿真分析方法研究阀门的温度场和流场特性。 首先，分析全量型安全阀的结构特征和工作原理，建立全量型安全阀数学模型。根据热力学、流体力学和热工理论基本定律分别建立阀体热传导、阀体热应力应变和阀腔介质流体域的数学模型。 其次，建立全量型安全阀阀体的三维装配模型，基于Workbench软件中Steady-State Thermal（ANSYS）模块对全量型安全阀温度场进行仿真分析。针对全闭、开启20%、开启40%、开启60%、开启80%和全开时的阀门温度分布、热应力应变分布进行深入研究，获得了全量型安全阀温度敏感位置的热力学特性。 再次，建立全量型安全阀阀腔的三维流道1/2模型，基于Workbench软件中Fluid Flow（CFX）模块对全量型安全阀流场进行仿真分析。针对全闭、开启20%、开启40%、开启60%、开启80%和全开时的介质压力云图、流速流线和阀瓣承压特性进行深入研究，获得了全量型安全阀阀腔内介质的流体力学特性。 最后，建立全量型安全阀试验系统，基于Labview软件中的阀门组件和虚拟仪器对全量型安全阀温度、应变、介质压力进行测量，并将仿真结果与实验结果进行对比分析，对仿真分析的结果正确性进行验证，最终给出全量型安全阀温度场和流场特性，为全量型安全阀的结构创新、故障诊断提供理论依托。
【关键词】：全量型安全阀 温度场 流场 仿真分析
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH134
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 安全阀研究现状11-12
• 1.2.2 热力学分析研究现状12-13
• 1.2.3 流体动力学分析研究现状13-14
• 1.3 本课题的主要研究内容14-15
• 第2章 全量型安全阀温度场和流场的数学模型15-27
• 2.1 全量型安全阀的结构和工作原理15-16
• 2.2 安全阀热力学特性的数学模型16-19
• 2.2.1 热传导的数学模型16-17
• 2.2.2 对流换热的数学模型17-19
• 2.3 安全阀热应力应变的数学模型19-20
• 2.3.1 热应力的数学模型19-20
• 2.3.2 热应变的数学模型20
• 2.4 安全阀流体动力学特性的数学模型20-25
• 2.4.1 流体动力学控制方程21-24
• 2.4.2 流体力学计算的边界条件24-25
• 2.4.3 安全阀模型的几点假设25
• 2.5 安全阀的工艺计算25-26
• 2.5.1 泄放截面积计算25
• 2.5.2 介质对弹簧的作用力25-26
• 2.5.3 排放量的计算26
• 2.5.4 阀瓣运动方程26
• 2.6 本章小结26-27
• 第3章 全量型安全阀温度场和流场的仿真分析27-46
• 3.1 仿真软件简介27-29
• 3.2 建立三维模型29-31
• 3.3 设置材料属性31-32
• 3.4 全量型安全阀稳态温度场仿真分析32-38
• 3.4.1 稳态温度场分析的网格划分32-33
• 3.4.2 稳态温度场分析的边界条件33-34
• 3.4.3 稳态温度场仿真分析的结果34-38
• 3.5 全量型安全阀流场仿真分析38-45
• 3.5.1 流场仿真分析的前处理38-39
• 3.5.2 流场仿真分析的求解器设置39
• 3.5.3 流场仿真分析的后处理39-42
• 3.5.4 安全阀阀瓣开启的动力学分析42-45
• 3.6 本章小结45-46
• 第4章 全量型安全阀试验研究46-55
• 4.1 全量型安全阀试验系统46-50
• 4.1.1 试验原理46-50
• 4.1.2 试验步骤50
• 4.2 试验系统主要元件50-52
• 4.3 试验结果与分析52-54
• 4.3.1 全量型安全阀试验结果52-54
• 4.3.2 试验与仿真结果比较分析54
• 4.4 本章小结54-55
• 结论55-56
• 参考文献56-60
• 攻读学位期间发表的学术论文60-61
• 致谢61

【参考文献】

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本文编号：345018