迷宫式调节阀的内流场三维数值模拟

发布时间：2017-09-24 20:39

  本文关键词：迷宫式调节阀的内流场三维数值模拟

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【摘要】：调节阀作为一种执行器,是过程控制工业调节系统中最常见,必不可少的终端控制元件。在电力、化工等实际应用中,要求调节阀能在高温、高压、高压差等恶劣的工况下可靠运行。迷宫式调节阀作为降压能力最强的多级降压式调节阀,在高压差条件下表现出了良好的工作性能。本文利用ANSYS CFX软件对电站用最小流量阀和化工用天然气调节阀进行了三维数值模拟分析,所得到的结论对具有循环对流式盘片结构的调节阀结构设计和优化具有参考作用。本文的主要工作如下： (1)本文对MX-6"L25W1V-0型最小流量阀进行了稳态模拟,发现降压过程主要发生在盘片位置,增加盘片内的流速有利于提高阀门的降压能力；分析了流量为89kg/s的条件下,表面粗糙度为3.2μm的阀门压差为20.664MPa,32μm的压差为21.068MPa,则粗糙度对降压效果影响不大；同时,分析了该流量下,最小流量阀内发生气蚀时的阀门开度为10张盘片的开度,并发现气蚀区域发生在阀门出口前端的上部。 (2)本文研究了高压差条件下MA-3"L25R2C型天然气调节阀的线性流量特性。天然气的物理性质用P-R实际状态方程进行计算。发现气体由于节流效应导致出口处的温度相比于入口处显著降低；当压差为34.497MPa时,随着开度减小,温差由全开时的68.22K增大至2张盘片的100.27K；在阀门全开时,入口流量由5kg/s升高至50kg/s,温差由39.486K增大至74.283K；并且,进口温度由313.15K提高至373.75K,温差从62.809K缩小至54.944K。同时,发现临界流的位置在调节阀出口处。
【关键词】：迷宫结构 调节阀 CFX 计算流体力学 天然气
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH134
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-25
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 调节阀简介10-18
• 1.2.1 调节阀的结构11-13
• 1.2.2 调节阀的使用功能13-15
• 1.2.3 调节阀的噪声15-16
• 1.2.4 调节阀在工程应用中存在的问题16-17
• 1.2.5 调节阀未来发展趋势17-18
• 1.3 计算流体动力学18-22
• 1.3.1 流体力学的控制方程组19-20
• 1.3.2 基本的数值方法20-21
• 1.3.3 湍流模型21
• 1.3.4 传热模型21-22
• 1.4 课题来源22
• 1.5 研究现状22-24
• 1.6 本文研究内容24-25
• 第2章 调节阀内流场数值模拟流程25-34
• 2.1 工程用计算流体力学流程25-26
• 2.2 ANSYSCFX软件简介26
• 2.3 CFX软件用于调节阀内流场数值模拟流程26-33
• 2.3.1 三维几何模型27-29
• 2.3.2 网格划分29-31
• 2.3.4 流场信息设定31-32
• 2.3.5 流场求解及后处理32-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第3章 最小流量阀的性能验证数值模拟34-46
• 3.1 引言34
• 3.2 几何模型及网格划分34-35
• 3.3 边界条件的设置35-37
• 3.4 流场分析37-45
• 3.4.1 同一开高,不同流量情况下的流场分析37-40
• 3.4.2 不同开高,相同流量情况下的流场分析40-41
• 3.4.3 粗糙度对于降压能力的影响41-42
• 3.4.4 汽蚀对于降压性能的影响42-45
• 3.4.5 模型验证45
• 3.5 本章小结45-46
• 第4章 以天然气为介质的调节阀内流场模拟46-69
• 4.1 引言46
• 4.2 几何模型及流场信息设定46-48
• 4.2.1 实际气体状态方程46-48
• 4.2.2 流场信息设定48
• 4.3 调节阀流量系数及其以水为介质的流量特性48-50
• 4.4 流场分析50-67
• 4.4.1 基本流场分析50-57
• 4.4.2 不同开度对流场的影响57-60
• 4.4.3 相同开度,不同入口流量对流场的影响60-62
• 4.4.4 相同开度,不同入口温度对流场的影响62-64
• 4.4.5 相同开度,不同入口压力对流场的影响64-65
• 4.4.6 天然气成分对流场的影响65-66
• 4.4.7 临界流对流场的影响66-67
• 4.5 本章小结67-69
• 第5章 总结与展望69-71
• 5.1 总结69
• 5.2 展望69-71
• 参考文献71-74
• 致谢74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王冬梅,陶正良,贾青,蔡定硕,严春雷;高压蒸汽阀门内流场的二维数值模拟及流动特性分析[J];动力工程;2004年05期

2 石玉美,顾安忠;天然气液化流程中的汽液相平衡计算[J];低温工程;1997年03期

3 洪丽娜;陈保东;李庆杰;韩莉;顾福昕;王洋;仲权伟;张宏宇;;P-R方程在天然气热物性计算中的应用[J];辽宁石油化工大学学报;2008年02期

4 王继宏,刘建军,崔永强,蒋洪德;高压联合进汽阀门三维粘性流场数值分析[J];工程热物理学报;2000年05期

5 张伟政;俞树荣;张希恒;余建平;;调节阀内部流场的数值模拟与试验分析[J];兰州理工大学学报;2008年03期

6 贾汝民;张伟政;;调节阀流场CFD数值模拟与流道优化[J];化工机械;2009年02期

7 马海龙;项曙光;;立方型状态方程研究进展[J];河北化工;2007年11期

8 杨帆;陈保东;;LKP方程在天然气相平衡计算中的应用[J];节能技术;2011年06期

9 蒋旭平;王海民;钟方胜;陈明涛;;迷宫式最小流量调节阀的流动特性研究[J];流体机械;2009年05期

10 田贯三,马一太,杨昭;天然气节流过程水化物的生成与消除[J];煤气与热力;2003年10期

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本文编号：913365