核电止回阀启闭过程中的复杂流及结构特性研究
发布时间：2021-10-07 00:23
对于运行于一般工业流程中的止回阀,对其运行特性和内部流动的了解已较为充分。然而,对于满足高温高压工况要求的止回阀,研究工作鲜见报道。本文以一核电止回阀为研究对象,深入分析其内部复杂流动特征,尤其是在阀门启闭过程中的非定常流动特征;考虑到阀门关键部件的安全性和运行稳定性,本文对阀门启闭过程中的结构特性进行研究。本研究拟解释极端工况下阀门内的流动机理,也为阀门的设计与安全运行提供参照。本文的主要研究工作及结论如下:（1）高温高压工况下核电止回阀安全性能分析借助商用计算流体动力学软件ANSYS Fluent对核电止回阀开启过程中的流动进行非定常数值模拟,获得阀门流道内的压力和速度分布;借助流固耦合方法对阀门关键部件进行受力及变形分析,进而评估止回阀的安全性能。研究结论:阀门开启初期,其入口的流速较低,出口管内高速与低速区域共存。阀芯下方的高压积聚加剧了阀芯受力的不平衡。阀门入口管及出口管内形成了明显的旋涡。随着阀门的开启,入口管内流速升高,而出口管内流速高于入口管。入口管内的压力随着阀门开度的增加逐渐降低,同时出口管内压力略降,且压力波动明显。阀芯在阀门开启初期产生了明显的扭曲变形;随着阀门...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CFD软件的求解流程
江苏大学硕士学位论文11——流体密度；——流体速度矢量；——耗散系数；——标量的源项。动网格算法主要包括铺层(Layering)、弹性光顺(Springsmoothing)以及局部重构(Localremeshing)三种[64]。铺层过程中包含了边界上网格的生成和消失，根据计算区域的扩张或收缩相应地生成或合并网格，适用于四边形、六面体或三棱柱网格，不适用于三角形和四面体网格。该算法适用于边界线性运动情况，也可用于边界作纯粹旋转运动的情况。弹性光顺算法单独使用时，仅限于变形非常小的情况，变形过大时会极度扭曲，适用于三角形和四面体网格。局部重构算法适用于大变形或者大位移情况。当网格扭曲过于严重、网格尺寸过小或过大时，网格会自动进行局部重构以满足扭曲和尺寸的要求，网格节点总数也会相应减少或增加。此处采用弹性光顺和局部重构算法相结合的方法。一般情况下，边界的节点在默认情况下是静止的，既不弹性光顺也不局部重构，除非将其定义为动态区域。在设置弹性光顺时，将与运动域相接触的边界设置为变形域，则边界上的节点会做类似内部节点的运动，但此变形域并不代表物面变形，而是节点的滑动光顺。一般采用的变形形式包括cylinder和plane两种，若边界复杂，则可选择DEFINE_GEOM函数定义变形形状。变形区域网格变化过程如图2.2所示[65]：图2.2变形域网格变化过程Fig.2.2VariationsofmesheswithdomaindeformationUDF是用C语言编写的子程序，可被动态链接到ANSYSFluent的求解器中。在求解动网格问题时，常用的UDF有三种：(1)DEFINE_CG_MOTION函
止回阀结构简图
【参考文献】：
期刊论文
[1]FLUENT动网格技术在核级定压差止回阀上的应用[J]. 陈志杰,张磊,顾浩杰. 流体机械. 2019(07)
[2]船用核动力装置止回阀的流固热耦合研究[J]. 余航,赵新文,傅晟威. 核动力工程. 2019(04)
[3]球形止回阀关闭过程流固耦合特性研究[J]. 赵云,胡光忠,文华斌,邹亮,纪博凯. 流体机械. 2019(05)
[4]球型调节阀内流动特性及结构优化[J]. 鲁敬妮,屠珊,王红娟,杜洋,洪振瀚. 动力工程学报. 2017(12)
[5]基于动网格的液压滑阀流固耦合分析[J]. 张顺锋,张胜,王强,何晓晖,崔言伟. 液压与气动. 2017(12)
[6]基于动网格的球阀流场动态特性分析[J]. 屈铎,楼京俊,张振海,田湘林,许文奇. 海军工程大学学报. 2017(04)
[7]基于滑移网格的某1000MW核电汽轮机中调阀动态特性数值模拟[J]. 方立军,边岩,杨亚利,刘玉东. 汽轮机技术. 2017(02)
[8]基于流固耦合的轴流式止回阀开启过程仿真[J]. 段峰波,闵希华,汪开雄,李科. 油气储运. 2016(09)
[9]基于Workbench的比例多路阀流固耦合数值分析[J]. 黄浩,郭梁. 机床与液压. 2016(17)
[10]用流固耦合方法对阀体进行应力分析[J]. 陈黎明. 阀门. 2016(01)
硕士论文
[1]基于ANSYS硬密封球阀的流固耦合分析及实验研究[D]. 朱锦霞.兰州理工大学 2016
[2]轴流式止回阀阀瓣瞬态压力分布与冲击分析[D]. 张伟涛.兰州理工大学 2014
[3]核阀流体动力学及流固耦合有限元分析[D]. 陈红.大连理工大学 2013
[4]基于动网格的调压阀流场模拟及阀芯运动分析[D]. 郭昌盛.重庆大学 2013
[5]对冲式止回阀动态特性分析[D]. 冯章俊.哈尔滨工程大学 2009
[6]节流阀结构研究与流场数值模拟分析[D]. 刘干.西南石油学院 2003
本文编号：3421022
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CFD软件的求解流程
江苏大学硕士学位论文11——流体密度；——流体速度矢量；——耗散系数；——标量的源项。动网格算法主要包括铺层(Layering)、弹性光顺(Springsmoothing)以及局部重构(Localremeshing)三种[64]。铺层过程中包含了边界上网格的生成和消失，根据计算区域的扩张或收缩相应地生成或合并网格，适用于四边形、六面体或三棱柱网格，不适用于三角形和四面体网格。该算法适用于边界线性运动情况，也可用于边界作纯粹旋转运动的情况。弹性光顺算法单独使用时，仅限于变形非常小的情况，变形过大时会极度扭曲，适用于三角形和四面体网格。局部重构算法适用于大变形或者大位移情况。当网格扭曲过于严重、网格尺寸过小或过大时，网格会自动进行局部重构以满足扭曲和尺寸的要求，网格节点总数也会相应减少或增加。此处采用弹性光顺和局部重构算法相结合的方法。一般情况下，边界的节点在默认情况下是静止的，既不弹性光顺也不局部重构，除非将其定义为动态区域。在设置弹性光顺时，将与运动域相接触的边界设置为变形域，则边界上的节点会做类似内部节点的运动，但此变形域并不代表物面变形，而是节点的滑动光顺。一般采用的变形形式包括cylinder和plane两种，若边界复杂，则可选择DEFINE_GEOM函数定义变形形状。变形区域网格变化过程如图2.2所示[65]：图2.2变形域网格变化过程Fig.2.2VariationsofmesheswithdomaindeformationUDF是用C语言编写的子程序，可被动态链接到ANSYSFluent的求解器中。在求解动网格问题时，常用的UDF有三种：(1)DEFINE_CG_MOTION函
止回阀结构简图
【参考文献】：
期刊论文
[1]FLUENT动网格技术在核级定压差止回阀上的应用[J]. 陈志杰,张磊,顾浩杰. 流体机械. 2019(07)
[2]船用核动力装置止回阀的流固热耦合研究[J]. 余航,赵新文,傅晟威. 核动力工程. 2019(04)
[3]球形止回阀关闭过程流固耦合特性研究[J]. 赵云,胡光忠,文华斌,邹亮,纪博凯. 流体机械. 2019(05)
[4]球型调节阀内流动特性及结构优化[J]. 鲁敬妮,屠珊,王红娟,杜洋,洪振瀚. 动力工程学报. 2017(12)
[5]基于动网格的液压滑阀流固耦合分析[J]. 张顺锋,张胜,王强,何晓晖,崔言伟. 液压与气动. 2017(12)
[6]基于动网格的球阀流场动态特性分析[J]. 屈铎,楼京俊,张振海,田湘林,许文奇. 海军工程大学学报. 2017(04)
[7]基于滑移网格的某1000MW核电汽轮机中调阀动态特性数值模拟[J]. 方立军,边岩,杨亚利,刘玉东. 汽轮机技术. 2017(02)
[8]基于流固耦合的轴流式止回阀开启过程仿真[J]. 段峰波,闵希华,汪开雄,李科. 油气储运. 2016(09)
[9]基于Workbench的比例多路阀流固耦合数值分析[J]. 黄浩,郭梁. 机床与液压. 2016(17)
[10]用流固耦合方法对阀体进行应力分析[J]. 陈黎明. 阀门. 2016(01)
硕士论文
[1]基于ANSYS硬密封球阀的流固耦合分析及实验研究[D]. 朱锦霞.兰州理工大学 2016
[2]轴流式止回阀阀瓣瞬态压力分布与冲击分析[D]. 张伟涛.兰州理工大学 2014
[3]核阀流体动力学及流固耦合有限元分析[D]. 陈红.大连理工大学 2013
[4]基于动网格的调压阀流场模拟及阀芯运动分析[D]. 郭昌盛.重庆大学 2013
[5]对冲式止回阀动态特性分析[D]. 冯章俊.哈尔滨工程大学 2009
[6]节流阀结构研究与流场数值模拟分析[D]. 刘干.西南石油学院 2003
本文编号：3421022
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