大口径高压力双密封蝶阀的结构设计与优化

发布时间：2017-09-09 21:36

  本文关键词：大口径高压力双密封蝶阀的结构设计与优化

  更多相关文章： 大口径双密封蝶阀 有限元分析 机械优化 拓扑优化 应变片试验

【摘要】：蝶阀作为流体控制的关键设备，已被广泛应用于电力、引水、石油、冶金等行业，目前国内对大口径高压力双密封蝶阀的结构设计取得了一定的成果，但优化研究还比较少，因此，结合优化理论与有限元分析方法对此类产品进行优化研究具有理论上的重要性和实践上的紧迫性，通过产品差异化及优化后成本的降低将促进该产品的进一步发展，本文针对具体工程项目的大口径高压力双密封蝶阀产品进行了深入研究和分析： 论文首先在查阅行业内外相关资料文献的基础上介绍了进水蝶阀的分类及结构，并对目前国内外蝶阀行业的发展趋势及结构优化方法在蝶阀设计上的应用现状进行了介绍； 其次通过有限元分析软件Solidworks/simulation，对该项目阀体初设方案模拟实际工况,进行强度和密封试验分析，研究其分析过程中相应的约束、加载方法，并结合优化方法和有限元分析软件对其结构进行了优化研究，实现了产品的轻量化，结合拓扑优化理论优化了蝶板的结构，然后利用flow simulation对蝶阀进行了流体分析，实现了产品的轻量化和流阻系数的降低； 最后对生产的实物产品进行了试验与检验，通过采用应变片方法对阀体进行了应变检测和应力评估，将实测结果与有限元分析的数据进行对比分析，，结果表明有限元分析精度较高，其计算数据与实测结果基本保持一致，优化结果满足设计要求，在方案设计过程中正确的有限元分析可以代替试验。最终产品的其它项的试验与检验都满足标准和设计要求。 本文通过对具体工况下的大口径高压力双密封蝶阀的设计方案进行了结构优化，探讨了此类产品的结构优化方法及试验验证方法，为我国企业应用于优化此类蝶阀生产实际提供了参考依据。
【关键词】：大口径双密封蝶阀 有限元分析 机械优化 拓扑优化 应变片试验
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH134
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义9
• 1.2 国内外进水蝶阀发展现状及趋势9-12
• 1.2.1 国内外进水蝶阀发展现状9-11
• 1.2.2 国内外进水蝶阀发展趋势11-12
• 1.3 结构优化方法及其在蝶阀设计上的研究现状12-13
• 1.4 本论文研究的内容和方法13-14
• 1.4.1 研究的内容13
• 1.4.2 研究的方法13-14
• 1.5 本章小结14-15
• 第2章 蝶阀主要零件的设计15-29
• 2.1 蝶阀主要零件的初设方案15-18
• 2.1.1 主要零部件尺寸计算17
• 2.1.2 阀轴强度校核17-18
• 2.1.3 初设方案主要尺寸18
• 2.2 有限元法基本理论18-22
• 2.2.1 理论概述18-20
• 2.2.2 有限元分析的步骤及验证假设20-22
• 2.2.3 有限元分析软件 Solidworks simulation 介绍22
• 2.3 有限元方法对初设方案校核22-28
• 2.3.1 阀体三维建模22-23
• 2.3.2 阀体强度试验工况23-26
• 2.3.3 阀体密封试验工况26-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 蝶阀主要零件的结构优化设计29-45
• 3.1 优化设计概述29-30
• 3.1.1 传统的阀门设计方法特点29
• 3.1.2 优化设计的产生及特点29-30
• 3.2 结构优化设计的方法30-35
• 3.2.1 结构优化的数学模型30-31
• 3.2.2 阀体结构优化模型建立31-32
• 3.2.3 阀体结构优化结果32-35
• 3.3 蝶阀的流阻分析与拓扑优化35-44
• 3.3.1 计算流体动力学（CFD）概述35-36
• 3.3.2 湍流模型36
• 3.3.3 CFD 软件 Flow simulation 简介36-37
• 3.3.4 拓扑优化理论37-38
• 3.3.5 蝶阀流阻系数优化38-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第4章 阀门试验与检验45-53
• 4.1 阀体应变检测和应力评估45-52
• 4.1.1 实验设备45-46
• 4.1.2 实验步骤46-47
• 4.1.3 蝶阀应变测量47-48
• 4.1.4 实验数据处理48-49
• 4.1.5 实验结论分析49-50
• 4.1.6 实测数据与有限元计算数据对比50-52
• 4.2 蝶阀主要的试验与检验52
• 4.3 本章小结52-53
• 结论53-54
• 参考文献54-56
• 致谢56

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘健;李福堂;;基于Fluent的蝶阀三维流动的数值模拟及分析[J];辽宁科技大学学报;2008年Z1期

2 钟苏;大型水轮机蝶阀的刚强度研究[J];大电机技术;2000年05期

3 王建华;三偏心蝶阀蝶板的应力分析[J];阀门;2005年04期

4 卜庆丰;梅琼风;;气动旁通蝶阀蝶板CAE结构分析[J];阀门;2007年03期

5 田冠伟;有限元结构分析方法及其在梁结构中的应用[J];机床与液压;2003年01期

6 陈敏志,张旭明,徐冯君;拓扑优化研究方法综述[J];山西建筑;2005年21期

7 赵玉龙;大口径蝶阀阀体设计[J];流体机械;1996年04期

8 徐滟;王渭;;三偏心蝶阀密封接触问题的有限元分析[J];润滑与密封;2006年06期

9 王万庆;姚磊;;连杆蝶阀阀板的优化设计[J];通用机械;2007年09期

10 宋银立;;我国阀门行业面临的形势与任务[J];通用机械;2012年07期

本文编号：822895