减压阀的流场模拟和仿真研究

发布时间：2017-05-08 12:09

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【摘要】：减压阀使出气口压力保持相对稳定，是气压传动中必不可少的压力控制元件。根据其工作原理，流量和压力的调控互为手段和目的，因此进出口压力始终处于变化的状态。本文以某公司的减压阀为研究对象，对流量特性进行仿真研究，以达到性能优化和解决流量特性与调压特性之间矛盾的目的。 首先简要介绍了阀门行业的现状和发展前景，从而引出本文研究背景和意义，概括了减压阀的类型和性能参数。 其次阐述减压阀的工作原理，概述了基本结构，及阀芯组件的功能。再对阀芯组件提出新的设计方案，借助工程软件Solidworks Simulation进行了新设计的有限元分析，为后续仿真模型的建立和流量分析奠定基础。 然后利用Solidworks Flow Simulation软件，建立了减压阀的仿真模型，对内部流场进行数值模拟，直接展现了阀体内部气流的走向，描述了压力和速率的分布情况。根据流体动力学的定律和气体在管道内的流动规律，使用正交试验的方法处理仿真试验数据，提取内部区域重要剪切面的相关数值，，进一步分析影响流量特性的因素，以确定优化后的阀芯组件结构。 最后完成相关试验，验证了仿真模型的正确性，为今后此类元件的研究提供了参考依据。
【关键词】：减压阀 流量特性 仿真研究 数值模拟
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH134
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 气动行业发展概况9
• 1.2 阀门技术发展概况9-10
• 1.3 减压阀简要介绍10-11
• 1.4 国内外研究现状11-12
• 1.5 本文研究内容与意义12-13
• 1.6 本章小结13-14
• 第二章 减压阀结构和阀芯组件设计14-26
• 2.1 减压阀工作原理及分类方式14-16
• 2.2 减压阀的结构组成16-18
• 2.3 减压阀的性能指标18-19
• 2.4 减压阀的类型和选用标准19-20
• 2.4.1 基本类型19-20
• 2.4.2 一般选用标准20
• 2.5 阀芯组件的构成20-21
• 2.6 阀芯的新设计方案21-25
• 2.7 本章小结25-26
• 第三章 气体动力学原理及建立减压阀模型26-34
• 3.1 气体动力学的基本定律26-27
• 3.1.1 连续性方程26
• 3.1.2 流量方程26
• 3.1.3 气体的层流和湍流状态26-27
• 3.2 气体在管道内的流动规律27-30
• 3.2.1 声速和马赫数定义27-28
• 3.2.2 气体速度与截面的变化关系28-30
• 3.4 内部流场的数学模型30-33
• 3.4.1 假设条件30-31
• 3.4.2 静态特性基本方程31-32
• 3.4.3 动态特性基本方程32-33
• 3.5 本章小结33-34
• 第四章 减压阀的流场模拟和试验分析34-59
• 4.1 数值模拟的软件环境34
• 4.2 内部流场数值模拟34-43
• 4.2.1 创建新项目并设置基本参数35-38
• 4.2.2 设置边界条件和工程目标38-41
• 4.2.3 运行求解41-42
• 4.2.4 观察气体流线图42
• 4.2.5 修正仿真模型42-43
• 4.3 影响出口流量的参数43-46
• 4.4 正交试验设计46-52
• 4.4.1 正交试验法简介46
• 4.4.2 数值模拟方案的确定46-47
• 4.4.3 数值模拟结果分析47-52
• 4.5 试验程序和方法介绍52-54
• 4.5.1 密封性能试验方法52
• 4.5.2 调压试验方法52
• 4.5.3 流量试验方法52-54
• 4.6 系统组成和试验结果54-55
• 4.6.1 试验系统组成54-55
• 4.6.2 试验结果对比仿真数据55
• 4.7 生产营运的影响55-57
• 4.7.1 零件成本分析55-57
• 4.7.2 成品小批量合格数57
• 4.8 本章小结57-59
• 第五章 结论与展望59-60
• 5.1 创新点总结59
• 5.2 研究前景展望59-60
• 参考文献60-62
• 攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文62-63
• 致谢63-64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：351117