水电站用TFW型调压阀的水力特性研究

发布时间：2020-11-01 19:04

　　调压阀是中低水头水电站长距离引水系统中不可或缺的调压设备,在工程中常使用TFW型调压阀代替调压井对管道进行减压。在水电站运行过程中,不可避免会遇到机组突甩负荷的情况,随之而来的就会导致管道中压力升高,此时即通过调压阀对管道进行泄压,所以整个引水系统的压力调控效果将由调压阀的性能决定。随着水电站调压阀的使用频率越来越高,对于它的使用要求相对也越来越严格。所以本文借助ANSYS/CFX、ANSYS/Workbench等软件,在结合流体动力学、流固耦合等基础知识之上,对调压阀进行了内流场模拟、流固耦合分析以及压力脉动分析。对调压阀进行水力特性分析,不仅在调压阀的认知上具有重要的理论意义,同时实际工程中也具有相应的应用价值。本文针对水电站输水系统中的TFW型调压阀进行流场模拟、流固耦合分析及压力脉动分析,主要研究工作如下:(1)根据中低水头水电站中采用调压阀代替调压井的目的,研究了TFW型调压阀的设计计算方法,阐述了对带有调压阀的水电站的调节保证计算过程,所需资料及调保参数的确定,从而根据调保计算的结果确定调压阀的基本参数。同时还论述了TFW型调压阀的结构、工作原理及安装、运行维护方式。(2)依据TFW600/130型调压阀的CAD二维结构,采用UG、CFD等软件构建11种开度下的调压阀内流道三维计算模型,再应用ANSYS/CFX进行数值模拟分析,得出调压阀在10mm、40mm、75mm、150mm开度下的压力、流线分布云图,以及得到阀内流量、最大压力、最大速度、最大湍动能和最大湍动能耗散率随开度变化的分布规律。同时研究了不同工况对调压阀内流场特性的影响,考虑不同入口压力条件下,对11种开度下的调压阀内流场进行数值模拟分析,得出不同入口压力下,调压阀不同开度的压力、流线分布规律及得到不同压力下的阀内流量、最大速度、最大湍动能与最大湍动能耗散率随开度变化的分布规律。(3)运用UG软件构建调压阀阀盘的固体模型,并与内流体模型耦合构成流固耦合模型。对调压阀内流道流体及阀盘采用ANSYS/Workbench进行流固耦合的模拟分析,得出阀盘的应力与变形随开度变化的分布规律,同时还得出了调压阀阀盘在不同入口压力及开度下的变形与应力的变化规律,从而为调压阀的安装、维护及运行提供依据。(4)构建了调压阀在4种开度下的内流道压力脉动仿真模型,设置不同的监测点,监测研究不同开度下,调压阀内流道的压力脉动情况,得出调压阀内监测点的压力脉动在4种开度下随时间变化的规律。
【学位单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TV734;TV134
【部分图文】：

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（d）总装图壳 3、阀盘 4、主轴 5、接力器缸部件 6、进水管 7、出水管、图 2.2 TFW600/130 型调压阀结构示意图.2 Schematic diagram of the TFW600/130 type pressure regulatin（a）实物图（b）三维图图 2.3 TFW600/130 调压阀实物图和三维图

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（d）总装图1、阀座 2、阀壳 3、阀盘 4、主轴 5、接力器缸部件 6、进水管 7、出水管、8 阀身、9、吊耳图 2.2 TFW600/130 型调压阀结构示意图Fig.2.2 Schematic diagram of the TFW600/130 type pressure regulating valve

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