大口径活塞式流量调节阀CFD模拟与流噪音预测研究
发布时间：2021-07-21 18:28
此论文是与安徽铜都流体科技股份有限公司合作完成的,文中试验是在河南省汝州市第三水厂进行的。水力机械是人民生活、工业生产、交通运输中最为普遍的机械,现阶段水力机械正逐步向大型化、高速化、大功率和高性能方向发展,活塞式流量调节阀可方便的进行调流、调压、放空消能等,因此被广泛用于水利系统中。但在实际中,由于全国范围内阀门大口径流阻系数与流量特性测试试验装置的缺失,大口径活塞式流量调节阀设计流量很难与预期一致,这就造成阀门流量无法准确选型,往往流量选择偏大,造成调节阀在小开度下工作,易出现空化气蚀、高噪声等问题,对阀门及管路系统的稳定性产生影响。此论文针对以上问题进行了以下研究工作:（1）根据活塞式流量调节阀二维图纸,利用SolidWorks软件建立三维模型,基于计算流体动力学（CFD）,把实际加工中的表面粗糙度转化为ANSYS CFX中可输入的当量粗糙度,研究了光滑及不同表面粗糙度等级对活塞式流量调节阀流量特性的影响,为后续准确的计算湍流流场及阀内空化及气蚀提供了条件。（2）根据合作单位技术要求,基于计算流体动力学（CFD）,分别模拟活塞式流量调节阀不同开度下的内部流场,获得内部不同开度下的...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
活塞式流量调节阀结构图
大口径活塞式流量调节阀CFD模拟与流噪音预测研究8图2.1活塞式流量调节阀结构图大口径活塞式流量调节阀是通过做部分回转（0~90°）运动的曲柄滑块装置驱动连杆运动，使阀体内的曲柄连杆带动活塞作直线往复运动改变过流通道面积，达到阀门的开启、关闭或调节压力或流量，活塞式流量调节阀阀体内流态如图2.2所示。图2.2活塞式流量调节阀内流态示意图2.3CFD数值模拟计算理论基础2.3.1流体力学控制方程流体的流动必须遵循质量守恒方程、动量守恒方程及能量守恒方程，这是大自然必然的规律，在运用CFD进行仿真模拟时，流体流动遵循N-S方程，也就是纳维斯托克斯方程，其控制方程如下[56-59]：（1）动量守恒方程流体动量对时间的导数等于微元体所承受的外力之和，另一种说法就是牛顿第二定律的表述，则动量守恒方程表达式为：
25 50 275.73 551.47 2.4.2 流道模型建立 根据提供的活塞式流量调节阀二维图纸，利用 SolidWorks 软件建立三维模型，按照 GB/T 30832-2014《阀门流量系数和流阻系数试验方法》中对阀门前后支管段的规定[64]，参考阀门前后管段长度分别取 2 倍和 6 倍公称直径长度处，使流场充分发展。将活塞式流量调节阀三维模型导入 ANSYS Workbench DM 中反向建模生成活塞式流量调节阀三维内部流道模型如图 2.4、图 2.5 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]笼罩结构对椭球形阀芯抑制空化的参数分析[J]. 侯聪伟,钱锦远,金志江. 流体机械. 2019(09)
[2]水力机械空化初生的分子动力学模拟[J]. 高旭娜,袁建刚,蒋斐,马兴荣. 热能动力工程. 2019(08)
[3]Analysis of Thermal-Fluid-Structure Coupling and Resonance Forecast for Link Butterfly Valve Under Small Opening[J]. 李树勋,朱禄,王伟波,肖奎军,徐晓刚,张宝生. Journal of Shanghai Jiaotong University（Science）. 2019(03)
[4]660 MW超临界机组凝汽器空化故障分析[J]. 韩立争. 热能动力工程. 2019(04)
[5]往复泵水头损失及空化现象的数值仿真优化[J]. 马良丰,冯进,刘宇,魏俊,刘倩倩. 液压与气动. 2019(03)
[6]液压锥阀空化流分析及阀芯结构改进研究[J]. 王银,孙泽刚,李开世. 机床与液压. 2019(04)
[7]锥阀空化现象研究及结构优化[J]. 陈晏育,赵月芬,闫永生,王湛,耿晔晗,刘杰. 水电能源科学. 2018(07)
[8]基于浸入实体法的氮气式水击泄压阀动态仿真[J]. 李树勋,王伟波,范宜霖,李忠. 工程热物理学报. 2017(02)
[9]表面粗糙度对轴流泵性能的影响[J]. 冯建军,朱国俊,贺锐,罗兴锜,卢金玲. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2016(03)
[10]文丘里管汽蚀实验研究[J]. 唐虎,毕勤成. 火箭推进. 2015(05)
博士论文
[1]水力装置空化空蚀数值计算与试验研究[D]. 王健.江苏大学 2015
硕士论文
[1]先导式调节阀流动及流激振动数值模拟研究[D]. 朱禄.兰州理工大学 2019
[2]微启式弹簧载荷安全阀振动特性与气动噪声预测研究[D]. 潘伟亮.兰州理工大学 2019
[3]高压降迷宫套筒组合调节阀瞬态流场及涡激振动模拟研究[D]. 王伟波.兰州理工大学 2018
[4]活塞式调节阀流场特性分析与结构优化[D]. 邓君.湖南工业大学 2015
本文编号：3295549
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
活塞式流量调节阀结构图
大口径活塞式流量调节阀CFD模拟与流噪音预测研究8图2.1活塞式流量调节阀结构图大口径活塞式流量调节阀是通过做部分回转（0~90°）运动的曲柄滑块装置驱动连杆运动，使阀体内的曲柄连杆带动活塞作直线往复运动改变过流通道面积，达到阀门的开启、关闭或调节压力或流量，活塞式流量调节阀阀体内流态如图2.2所示。图2.2活塞式流量调节阀内流态示意图2.3CFD数值模拟计算理论基础2.3.1流体力学控制方程流体的流动必须遵循质量守恒方程、动量守恒方程及能量守恒方程，这是大自然必然的规律，在运用CFD进行仿真模拟时，流体流动遵循N-S方程，也就是纳维斯托克斯方程，其控制方程如下[56-59]：（1）动量守恒方程流体动量对时间的导数等于微元体所承受的外力之和，另一种说法就是牛顿第二定律的表述，则动量守恒方程表达式为：
25 50 275.73 551.47 2.4.2 流道模型建立 根据提供的活塞式流量调节阀二维图纸，利用 SolidWorks 软件建立三维模型，按照 GB/T 30832-2014《阀门流量系数和流阻系数试验方法》中对阀门前后支管段的规定[64]，参考阀门前后管段长度分别取 2 倍和 6 倍公称直径长度处，使流场充分发展。将活塞式流量调节阀三维模型导入 ANSYS Workbench DM 中反向建模生成活塞式流量调节阀三维内部流道模型如图 2.4、图 2.5 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]笼罩结构对椭球形阀芯抑制空化的参数分析[J]. 侯聪伟,钱锦远,金志江. 流体机械. 2019(09)
[2]水力机械空化初生的分子动力学模拟[J]. 高旭娜,袁建刚,蒋斐,马兴荣. 热能动力工程. 2019(08)
[3]Analysis of Thermal-Fluid-Structure Coupling and Resonance Forecast for Link Butterfly Valve Under Small Opening[J]. 李树勋,朱禄,王伟波,肖奎军,徐晓刚,张宝生. Journal of Shanghai Jiaotong University（Science）. 2019(03)
[4]660 MW超临界机组凝汽器空化故障分析[J]. 韩立争. 热能动力工程. 2019(04)
[5]往复泵水头损失及空化现象的数值仿真优化[J]. 马良丰,冯进,刘宇,魏俊,刘倩倩. 液压与气动. 2019(03)
[6]液压锥阀空化流分析及阀芯结构改进研究[J]. 王银,孙泽刚,李开世. 机床与液压. 2019(04)
[7]锥阀空化现象研究及结构优化[J]. 陈晏育,赵月芬,闫永生,王湛,耿晔晗,刘杰. 水电能源科学. 2018(07)
[8]基于浸入实体法的氮气式水击泄压阀动态仿真[J]. 李树勋,王伟波,范宜霖,李忠. 工程热物理学报. 2017(02)
[9]表面粗糙度对轴流泵性能的影响[J]. 冯建军,朱国俊,贺锐,罗兴锜,卢金玲. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2016(03)
[10]文丘里管汽蚀实验研究[J]. 唐虎,毕勤成. 火箭推进. 2015(05)
博士论文
[1]水力装置空化空蚀数值计算与试验研究[D]. 王健.江苏大学 2015
硕士论文
[1]先导式调节阀流动及流激振动数值模拟研究[D]. 朱禄.兰州理工大学 2019
[2]微启式弹簧载荷安全阀振动特性与气动噪声预测研究[D]. 潘伟亮.兰州理工大学 2019
[3]高压降迷宫套筒组合调节阀瞬态流场及涡激振动模拟研究[D]. 王伟波.兰州理工大学 2018
[4]活塞式调节阀流场特性分析与结构优化[D]. 邓君.湖南工业大学 2015
本文编号：3295549
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