基于CFD技术的高压通海阀内流道优化

发布时间：2017-05-22 14:08

  本文关键词：基于CFD技术的高压通海阀内流道优化，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：阀门是在流体系统中用来控制流体的方向、压力、流量的装置，在工业、民用、军事装备中起着重要的作用。众所周知，在阀门流道中普遍存在着湍流、分离、气穴，水击等复杂的流动现象，由上述现象产生的振动和噪声也就成为了人们重点关注和要解决的问题。 本文针对实际使用中高压通海阀存在的流噪声问题，建立了连续、不可压缩、常温粘度管内流体动力学的质量守恒方程和动量守恒方程。应用Solidworks软件对不同形状的阀内流道建立了三维几何模型，导入计算流体动力学CFD通用软件FLUENT中进行仿真分析计算。在阀盘运动和固定不动两种状态下，分别对流体在流道内的流动状态进行二维、三维仿真计算，根据该可视化结果分析影响通海阀性能和产生噪声的原因，对通海阀的结构进行改进，从而为通海阀的内流道优化设计提供一定的理论依据。 为对通海阀进行减阻降噪，研究其内流道的优化设计方案，采用两种阀门结构进行仿真计算，并进行了一系列的单因素影响流场数值分析，讨论了流场特征。 通过计算该阀门结构的关键几何形状和尺寸对压力、速度、湍动能强度等流动特征的影响，得到阀门内流道结构优化的主要措施：安装内支架结构，阀门内转角作导流处理，采用弧形阀杆，阀盘顶端作流线处理，敏感部位（喉颈收缩区、阀体密封处、阀盘尖角处内外两侧、以及上阀腔死区位置）作圆角处理，提升阀盘阶梯高度，以及增大阀门行程等。 采用上述优化措施，可有效提高阀内最低压力、降低阀内最高流速和阀内最高湍动能、消除漩涡，能够从根本上降低阀门流噪声，为高压通海阀提供一个安全、流畅的内部通道。
【关键词】：通海阀 内流道 流噪声 FLUENT 优化设计
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【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10-18
• 1.1 课题研究背景10-11
• 1.2 课题的研究目的、意义11-13
• 1.3 国内外研究现状13-14
• 1.4 本课题的来源及研究的主要内容14-18
• 第2章 计算流体力学基础理论介绍18-28
• 2.1 计算流体动力学概述18-19
• 2.2 流体动力学基本方程19-23
• 2.3 湍流的数值模拟方法23-25
• 2.4 有限体积法25-28
• 第3章 通海阀内流场的数值模拟及分析28-40
• 3.1 计算模型的建立28-29
• 3.1.1 几何模型的生成28-29
• 3.1.2 数学模型的建立29
• 3.2 计算模型的网格划分29-31
• 3.3 定义边界条件31-34
• 3.4 数值模拟分析计算34-35
• 3.5 原阀内流道数值模拟结果35-38
• 3.5.1 出水工况35-36
• 3.5.2 进水工况36-38
• 3.6 并行计算38
• 3.7 本章小结38-40
• 第4章 阀门的流道结构优化及结果分析40-59
• 4.1 优化方案简介40
• 4.2 方案一优化设计40-53
• 4.2.1 内支架优化设计40-44
• 4.2.2 对敏感部位作圆角处理优化设计44-45
• 4.2.3 阀盘与阀杆连接处阶梯设计45-46
• 4.2.4 阀盘、阀杆优化设计46-48
• 4.2.5 沙丘状导流壁优化设计48-49
• 4.2.6 总体优化设计49-53
• 4.3 方案二优化设计53-58
• 4.3.1 压强分布54
• 4.3.2 速度分布54
• 4.3.3 湍动能分布54-55
• 4.3.4 流态分布55-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第5章 通海阀水动力特性非稳态分析59-69
• 5.1 引言59
• 5.2 前处理及计算过程59-63
• 5.2.1 动网格技术的应用59-61
• 5.2.2 边界条件的设置61
• 5.2.3 UDF 功能及程序的编译61-63
• 5.3 阀门关闭过程的动态分析63-66
• 5.4 阀门开启过程的动态分析66-67
• 5.5 本章小结67-69
• 结论69-70
• 参考文献70-74
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果74-75
• 致谢75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：385914