轴流式止回阀动态特性的数值模拟

发布时间：2017-08-09 05:17

  本文关键词：轴流式止回阀动态特性的数值模拟

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【摘要】：轴流式止回阀在保护管道机械设备免受水锤破坏上起作重要的作用；在选用止回阀时,阀门的动态响应特性、压力降等越来越被管道设计人员所重视；同时动态特性曲线也是工程中采取防止和减轻水锤危害措施的理论依据。 为完成对轴流式止回阀的性能研究,利用PORE造型软件对其进行造型,然后将造型导入到ICEM中进行网格划分,利用FLUENT对止回阀的动态响应、压力降进行数值模拟,并对计算结果进行全面分析,得出轴流止回阀具有节能、较好的防水锤等优点；利用FLUENT对几种流动速度下的流动进行计算,并对比对应的试验结果,对比结果表明两者比较吻合,验证了CFD/CAD的结合在工程应用中的正确性。 同时基于软件FLUENT提供的物理模型和计算方法,利用用户自定义函数和动网格动态数值模拟轴流式止回阀的阀瓣运动过程。利用动网格很好地解决了因阀瓣运动所导致的计算区域动态变化的问题。通过CFD软件FLUENT,利用非结构化网格,标准的k-ε湍流模型,在阀瓣关闭的动态过程中,轴流式止回阀的速度、压力场的瞬态变化过程被真实地模拟了,其动态特性曲线被计算出,计算结果表明：轴流式止回阀内速度和压力的动态变化能被动网格技术能很好的模拟。利用软件FLUENT数值模拟出在不同公称直径和外力下轴流式止回阀内的速度场和压力场的瞬态变化,计算出了其对应的动态特性曲线,同时总结出了轴流式止回阀的公称直径和外力对动态特性的影响结果,为研究止回阀的水锤发挥关键性作用,并对工程的设计与管理具有指导作用。
【关键词】：轴流式止回阀 ICEM 数值模拟 FLUENT 动网格 用户自定义函数 数值模拟 动态特性
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH134
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 插图索引9-10
• 附表索引10-11
• 第一章 绪论11-14
• 1.1 止回阀概述11
• 1.2 轴流式止回阀的国内外研究现状11-12
• 1.3 本课题研究的主要内容及创新点12-14
• 第二章 计算流体动力学基础14-23
• 2.1 计算流体动力学14-16
• 2.1.1 计算流体动力学的概念及特点14-15
• 2.1.2 计算流体力学的工作步骤15-16
• 2.2 主要的数值方法16-18
• 2.2.1 有限差分法16
• 2.2.2 有限体积法16-17
• 2.2.3 有限元法17
• 2.2.4 有限分析法17-18
• 2.3 湍流理论18-21
• 2.3.1 湍流特性18
• 2.3.2 湍流模型18-21
• 2.3.2.1 流体动力学基本方程18-19
• 2.3.2.2 湍流模型的计算方法19-21
• 2.4 CFD软件介绍21-22
• 2.4.1 软件GAMBIT21
• 2.4.2 软件FLUENT21-22
• 2.5 本章小结22-23
• 第三章 轴流式止回阀的计算流体力学分析过程23-30
• 3.1 创建止回阀的三维模型23-24
• 3.2 划分计算网格24-26
• 3.2.1 计算网格的类型24
• 3.2.2 计算网格类型的选择24-25
• 3.2.3 计算网格的质量25-26
• 3.3 物理模型及计算方法26-28
• 3.3.1 物理模型26-27
• 3.3.2 计算方法27-28
• 3.4 介质及边界条件28-29
• 3.5 数值计算29
• 3.6 本章小结29-30
• 第四章 轴流式止回阀的稳态CFD分析30-37
• 4.1 前处理及求解过程30-33
• 4.1.1 轴流式止回阀的几何模型及工作原理30-31
• 4.1.2 控制方程31
• 4.1.3 轴流式止回阀的求解模型31-32
• 4.1.4 计算过程及设置32-33
• 4.1.4.1 计算方程与湍流参数的选择32
• 4.1.4.2 边界条件及流体参数32
• 4.1.4.3 设定控制参数32-33
• 4.2 轴流式止回阀的数值模拟分析和试验研究33-35
• 4.2.1 压力降特性分析33-34
• 4.2.2 流动阻力特性试验研究34-35
• 4.3 本章小节35-37
• 第五章 轴流式止回阀动态CFD分析37-53
• 5.1 FLUENT动网格概述37-41
• 5.1.1 网格划分与动网格计算模型37-39
• 5.1.2 动网格的更新方法39-41
• 5.2 用户自定义函数UDF41-46
• 5.2.1 UDF简介41
• 5.2.2 FLUENT数据类型41
• 5.2.3 UDF宏41-42
• 5.2.4 UDF程序编制42-46
• 5.3 设置轴流式止回阀动态分析参数46-47
• 5.4 计算结果分析47-51
• 5.5 动态特性研究51-52
• 5.5.1 公称直径对动态特性的影响51-52
• 5.5.2 外力对动态特性的影响52
• 5.6 本章小结52-53
• 结论53-54
• 参考文献54-56
• 致谢56-57
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录57

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：643678