阀门气体内漏流场及声学特性研究

发布时间：2023-02-19 13:39

　　工业阀门广泛应用于国民经济各个领域,而阀门气体内漏问题是各个领域当中普遍存在也是需要面对的问题。特别是在石化、核电等领域中,一般常闭阀门起到隔离介质的作用,当其发生气体内漏时,轻者污染下游介质,造成经济耗费,重者发生爆炸、火灾、人员伤亡等生产事故,产生不可弥补的损失。所以进行阀门气体内漏的实用性研究,对国民经济各领域节能减排、安全运行有重要意义。针对阀门在工业中发生气体内漏的问题,本文以公称尺寸为DN25的球阀和截止阀为研究对象,采用数值计算、实验验证和理论计算相结合的方法,具体进行如下研究:(1)从研究的背景和意义出发,介绍了工业过程控制阀在国民经济中的重要性,以及阀门发生气体内漏所产生的危害,提出利用新方法定量检测阀门气体内漏的必要性,阐述了多物理场耦合的数值计算方法研究现状,确定本课题采用多物理场耦合计算方法(声流固耦合)来研究阀门气体内漏问题。(2)介绍了数值计算基础理论,为本文中流场和声场数值计算的研究奠定基础;进行了数值计算与实验的对比,确定以误差最小处为基础的最佳监测点位置。(3)运用CFD软件对阀门的流量和流阻系数进行数值计算,验证简化模型的准确性;对阀门发生气体内漏时...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
    1.2 阀门内漏国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 多物理场耦合简介
    1.4 本课题主要研究内容
第2章 数值计算理论与方法及实验验证
    2.1 流场数值计算
        2.1.1 湍流流动理论
        2.1.2 流体流动控制方程
        2.1.3 湍流模型和近壁面处理
        2.1.4 离散和求解方法及收敛判据
    2.2 声场数值计算
        2.2.1 声学基本量
        2.2.2 声学基本方程
        2.2.3 气动声学理论
        2.2.4 结构模态分析理论
        2.2.5 声学数值计算方法
    2.3 数值计算的实验验证
    2.4 本章小结
第3章 阀门气体内漏流场数值模拟研究
    3.1 流场数值分析流程
    3.2 球阀稳态及瞬态流场数值分析
        3.2.1 球阀流场数值分析前处理
        3.2.2 球阀流量系数及实验验证
        3.2.3 球阀气体内漏流场计算边界条件
        3.2.4 球阀气体内漏流场结果与分析
    3.3 截止阀稳态及瞬态流场数值分析
        3.3.1 截止阀流场数值分析前处理
        3.3.2 截止阀流量系数及实验验证
        3.3.3 截止阀气体内漏流场计算边界条件
        3.3.4 截止阀气体内漏流场结果与分析
    3.4 本章小结
第4章 阀门气体内漏声场数值模拟研究
    4.1 阀门气体内漏声场分析
        4.1.1 阀门气体内漏声场的产生与传递
        4.1.2 阀门气体内漏声场声源分析
        4.1.3 阀门气体内漏声场分析流程
    4.2 阀门气体内漏数值模拟计算前处理
        4.2.1 声学网格划分
        4.2.2 边界条件及参数设置
        4.2.3 结构模态计算
    4.3 声场数值计算结果与分析
        4.3.1 球阀气体内漏声场数值计算结果与分析
        4.3.2 截止阀气体内漏声场数值计算结果与分析
    4.4 本章小结
第5章 阀门气体内漏声学实验及泄漏率量化研究
    5.1 阀门气体内漏声学实验研究
        5.1.1 实验目的与内容
        5.1.2 实验系统及过程
    5.2 实验结果与数值计算和理论计算对比
        5.2.1 球阀气体内漏检测实验结果与对比
        5.2.2 截止阀气体内漏检测实验结果与对比
        5.2.3 对比结果分析与结论
    5.3 阀门气体内漏泄漏量的量化计算研究
        5.3.1 建立泄漏量和声信号强度关系式
        5.3.2 阀门气体内漏泄漏量数据拟合
        5.3.3 数据拟合分析结论
    5.4 本章小结
结论与展望
    1 结论
    2 展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录



本文编号：3746324