LNG高压轴流式止回阀密封结构多目标优化研究
发布时间：2021-06-18 15:34
LNG超低温高压轴流式止回阀作为LNG储运系统中重要的部件,其安全可靠运行是保证系统正常工作的关键因素。而良好的密封性能则是评价止回阀安全可靠的重要指标。在实际研发设计过程中,止回阀密封结构设计存在许多问题,针对这些问题,本文以某LNG超低温高压轴流式止回阀为载体,利用限元分析方法和有多目标优化理论对其密封结构开展一系列研究,具体研究内容如下:（1）基于固体力学与温度场基本理论,对LNG超低温轴流式止回阀进行热固耦合有限元分析计算与应力评定校核,保证止回阀可以满足基本结构强度要求;基于流体力学基本理论,利用UDF动网格技术分析计算止回阀关闭过程中的动态特性,获得阀芯在关闭过程中的运动参数,同时为后续章节的优化计算分析提供边界条件。（2）基于弹性体接触理论与瞬态动力学理论,利用ABAQUS软件,对止回阀关闭时阀芯与阀座之间的碰撞过程进行非线性有限元模拟计算,获得有限元计算过程的rpy文件,为后续章节的优化计算提供必需文件。得到止回阀关闭过程中,阀芯与阀座的受力情况与密封结构的密封情况,结果表明,阀芯与阀座的受力情况与密封结构的密封情况虽然可以达到运行工作的基本要求,但仍然存在着很大的优化...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
LNG超低温轴流式止回阀三维模型图
LNG高压轴流式止回阀密封结构多目标优化研究12（b）阀芯网格划分图（c）导向套网格划分图（d）导向座网格划分图（e）阀座网格划分图图2.2LNG超低温高压轴流式止回阀有限元网格模型图2.1.3LNG超低温高压轴流式止回阀主要零部件有限元分析2.1.3.1LNG超低温高压轴流式止回阀主要零部件有限元分析结果对止回阀主要零部件承压部位施加设计压力25MPa和试验温度-196℃，并在合适位置施加约束，进行有限元计算。通过有限元计算，得到止回阀阀体模型的等效应力分布云图。如图2.3所示，阀体上分布的应力最大为值194.7MPa，分布在阀内支撑筋与阀体内壁面相贯处，沿壁厚方向分布范围较小，最大应力值大于材料的许用应力138MPa，故需对其进行应力强度评定。壳体外壁等效应力值较小，在壳体材料许用应力范围之内。图2.3止回阀阀体等效应力分布云图止回阀阀芯模型的等效应力分布云图如图2.4所示，阀瓣上分布的应力最大值为44.31MPa，分布在阀瓣内部与阀杆接触处，总体应力水平较小，最大应力值小于材料的许用应力138MPa。
硕士学位论文13图2.4止回阀阀芯等效应力分布云图止回阀导向套模型的等效应力分布云图如图2.5所示，导向套上分布的应力最大值为22.17MPa，分布在导向套内表面处，总体应力水平较小较小，最大应力值小于材料的许用应力138MPa。图2.5止回阀导向套等效应力分布云图止回阀导向座模型的等效应力分布云图如图2.6所示，导向座上分布的应力最大值为22.63MPa，分布在导向座凸起台阶位置，总体应力水平较小较小，最大应力值小于材料的许用应力138MPa。图2.6止回阀导向座等效应力分布云图
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于收敛速度和多样性的多目标粒子群种群规模优化设计[J]. 韩红桂,武淑君. 电子学报. 2018(09)
[2]基于Abaqus的有限元薄壁结构静强度分析方法研究[J]. 冯峰. 现代机械. 2018(03)
[3]核二级波纹管截止阀在瞬态热冲击作用下的数值模拟[J]. 李树勋,雒相垚,吕兴,张丽芳,徐晓刚. 核动力工程. 2018(03)
[4]网格类型对流场计算效率和收敛性的影响[J]. 王宁,苏新兵,马斌麟,冯浩洋. 空军工程大学学报(自然科学版). 2018(01)
[5]高速电磁阀动态响应的多目标优化[J]. 范立云,周伟,刘鹏,赵建辉,格列霍夫·雷奥尼德. 哈尔滨工程大学学报. 2018(01)
[6]某船用低速机扫气集管单向阀有限元分析[J]. 周秀亚,张耀中,李孝连,王奎. 装备制造技术. 2017(07)
[7]LNG超低温轴流式止回阀国产化研制[J]. 周玉. 通用机械. 2016(07)
[8]遗传算法在机械优化设计中的应用研究[J]. 孙全颖,王艺霖,杜须韦. 哈尔滨理工大学学报. 2015(04)
[9]基于目标分解的高维多目标并行进化优化方法[J]. 巩敦卫,刘益萍,孙晓燕,韩玉艳. 自动化学报. 2015(08)
[10]电磁阀动态特性的流固耦合模拟研究[J]. 刘君,徐春光,张帆. 推进技术. 2015(07)
博士论文
[1]脉冲强磁场科学实验用GM制冷机低温恒温器的研制与实验研究[D]. 王绍良.华中科技大学 2013
硕士论文
[1]高温快关蝶阀密封副瞬态热结构耦合与冲击的影响研究[D]. 雒相垚.兰州理工大学 2019
[2]储罐内LNG分层与翻滚的数值分析及实测验证[D]. 钱瑶虹.华南理工大学 2018
[3]先导式截止阀的阀芯几何参数对流动特性影响的研究[D]. 刘步展.浙江大学 2017
[4]低应力多碰能量对材料塑性行为的影响及机理探讨[D]. 赵晔婷.苏州大学 2015
[5]基于联合仿真的电动汽车电—液复合制动系统多目标优化设计研究[D]. 王龙.南京航空航天大学 2014
[6]某高膛压试验装置密封结构分析研究[D]. 赵威.南京理工大学 2014
[7]轴流式止回阀关闭过程的可靠性数值模拟[D]. 蔡毅卿.北京工业大学 2012
[8]基于改进免疫算法的多目标优化研究[D]. 刘玉.哈尔滨工程大学 2011
[9]电磁冲击器阀芯动力学特性研究[D]. 薛二鹏.昆明理工大学 2009
[10]大型垂直轴风机的优化、动力特性及疲劳研究[D]. 张婷婷.上海交通大学 2009
本文编号：3236922
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
LNG超低温轴流式止回阀三维模型图
LNG高压轴流式止回阀密封结构多目标优化研究12（b）阀芯网格划分图（c）导向套网格划分图（d）导向座网格划分图（e）阀座网格划分图图2.2LNG超低温高压轴流式止回阀有限元网格模型图2.1.3LNG超低温高压轴流式止回阀主要零部件有限元分析2.1.3.1LNG超低温高压轴流式止回阀主要零部件有限元分析结果对止回阀主要零部件承压部位施加设计压力25MPa和试验温度-196℃，并在合适位置施加约束，进行有限元计算。通过有限元计算，得到止回阀阀体模型的等效应力分布云图。如图2.3所示，阀体上分布的应力最大为值194.7MPa，分布在阀内支撑筋与阀体内壁面相贯处，沿壁厚方向分布范围较小，最大应力值大于材料的许用应力138MPa，故需对其进行应力强度评定。壳体外壁等效应力值较小，在壳体材料许用应力范围之内。图2.3止回阀阀体等效应力分布云图止回阀阀芯模型的等效应力分布云图如图2.4所示，阀瓣上分布的应力最大值为44.31MPa，分布在阀瓣内部与阀杆接触处，总体应力水平较小，最大应力值小于材料的许用应力138MPa。
硕士学位论文13图2.4止回阀阀芯等效应力分布云图止回阀导向套模型的等效应力分布云图如图2.5所示，导向套上分布的应力最大值为22.17MPa，分布在导向套内表面处，总体应力水平较小较小，最大应力值小于材料的许用应力138MPa。图2.5止回阀导向套等效应力分布云图止回阀导向座模型的等效应力分布云图如图2.6所示，导向座上分布的应力最大值为22.63MPa，分布在导向座凸起台阶位置，总体应力水平较小较小，最大应力值小于材料的许用应力138MPa。图2.6止回阀导向座等效应力分布云图
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于收敛速度和多样性的多目标粒子群种群规模优化设计[J]. 韩红桂,武淑君. 电子学报. 2018(09)
[2]基于Abaqus的有限元薄壁结构静强度分析方法研究[J]. 冯峰. 现代机械. 2018(03)
[3]核二级波纹管截止阀在瞬态热冲击作用下的数值模拟[J]. 李树勋,雒相垚,吕兴,张丽芳,徐晓刚. 核动力工程. 2018(03)
[4]网格类型对流场计算效率和收敛性的影响[J]. 王宁,苏新兵,马斌麟,冯浩洋. 空军工程大学学报(自然科学版). 2018(01)
[5]高速电磁阀动态响应的多目标优化[J]. 范立云,周伟,刘鹏,赵建辉,格列霍夫·雷奥尼德. 哈尔滨工程大学学报. 2018(01)
[6]某船用低速机扫气集管单向阀有限元分析[J]. 周秀亚,张耀中,李孝连,王奎. 装备制造技术. 2017(07)
[7]LNG超低温轴流式止回阀国产化研制[J]. 周玉. 通用机械. 2016(07)
[8]遗传算法在机械优化设计中的应用研究[J]. 孙全颖,王艺霖,杜须韦. 哈尔滨理工大学学报. 2015(04)
[9]基于目标分解的高维多目标并行进化优化方法[J]. 巩敦卫,刘益萍,孙晓燕,韩玉艳. 自动化学报. 2015(08)
[10]电磁阀动态特性的流固耦合模拟研究[J]. 刘君,徐春光,张帆. 推进技术. 2015(07)
博士论文
[1]脉冲强磁场科学实验用GM制冷机低温恒温器的研制与实验研究[D]. 王绍良.华中科技大学 2013
硕士论文
[1]高温快关蝶阀密封副瞬态热结构耦合与冲击的影响研究[D]. 雒相垚.兰州理工大学 2019
[2]储罐内LNG分层与翻滚的数值分析及实测验证[D]. 钱瑶虹.华南理工大学 2018
[3]先导式截止阀的阀芯几何参数对流动特性影响的研究[D]. 刘步展.浙江大学 2017
[4]低应力多碰能量对材料塑性行为的影响及机理探讨[D]. 赵晔婷.苏州大学 2015
[5]基于联合仿真的电动汽车电—液复合制动系统多目标优化设计研究[D]. 王龙.南京航空航天大学 2014
[6]某高膛压试验装置密封结构分析研究[D]. 赵威.南京理工大学 2014
[7]轴流式止回阀关闭过程的可靠性数值模拟[D]. 蔡毅卿.北京工业大学 2012
[8]基于改进免疫算法的多目标优化研究[D]. 刘玉.哈尔滨工程大学 2011
[9]电磁冲击器阀芯动力学特性研究[D]. 薛二鹏.昆明理工大学 2009
[10]大型垂直轴风机的优化、动力特性及疲劳研究[D]. 张婷婷.上海交通大学 2009
本文编号：3236922
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