本文選題：控制閥　切入點：數(shù)值模擬　出處：《杭州電子科技大學》2016年碩士論文

【摘要】：調(diào)節(jié)控制閥在現(xiàn)代自動化和工業(yè)領域應用非常廣泛,所以對于控制閥內(nèi)部流噪聲特性的分析具有非常重要的意義�？刂崎y內(nèi)部流場比較復雜多變,而且噪聲比較難以測量,以往研究手段一般都是實驗方法,然后獲得一些閥門總體性能的參數(shù)。但是由于受到實驗成本和裝置的限制,對于復雜結構的控制閥內(nèi)部流道流場和聲場,很難獲得比較準確的相關參數(shù)。本次研究嘗試通過數(shù)值模擬的方法,并結合閥門流場和聲場,對閥門流噪聲特性進行計算和分析。根據(jù)流體力學和計算聲學基本理論和方法,建立控制閥的三維流場模型和三維聲場模型。選取100%開度、70%開度、40%開度和10%開度四種工況下的閥門,使用計算流體力學軟件Fluent進行流場數(shù)值模擬計算和聲學計算軟件Actran進行聲場數(shù)值模擬計算。然后獲得閥門流場的一些重要參數(shù),如壓力分布、速度分布和湍流強度分布,以及獲得閥門噪聲的相關參數(shù),如聲壓頻譜分布、聲指向特性分布、聲壓分布。根據(jù)流場計算結果,確定控制閥不同開度和流量系數(shù)之間的關系和閥門內(nèi)部流場的變化。研究結果表明,速度、壓力變化以及渦旋強度比較大的區(qū)域集中在閥門內(nèi)部套筒窗口以及套筒處,進而預測這塊區(qū)域是噪聲源所在區(qū)域。并分析不同開度閥門流場變化產(chǎn)生差異的原因。分別選用閥門內(nèi)部和閥門外部的兩組監(jiān)測點來分析控制閥內(nèi)部和外部的噪聲特性。分析結果表明,閥門內(nèi)部噪聲頻譜分布在低頻和高頻狀態(tài)下存在差異,同時閥門中間區(qū)域聲壓都要高于上下游區(qū)域。閥門外部噪聲聲指向特性分布中,低頻狀態(tài)下的圖形規(guī)則和對稱性要優(yōu)于高頻狀態(tài)下的圖形。同時確定不同開度內(nèi)外部噪聲變化差異的原因。最后,根據(jù)流場分析結果對于聲場分析結果的影響,來確定閥門內(nèi)部噪聲產(chǎn)生的主要原因。研究結果對于控制閥的噪聲特性的研究開發(fā)具有一定的參考價值。
[Abstract]:Regulation control valves are widely used in modern automation and industrial fields, so it is of great significance to analyze the internal flow noise characteristics of control valves.The internal flow field of the control valve is complex and changeable, and the noise is difficult to measure. In the past, the research method is usually experimental method, and then some parameters of the valve's overall performance are obtained.However, due to the limitation of experimental cost and device, it is difficult to obtain more accurate parameters for the flow field and sound field in the control valve with complex structure.This study attempts to calculate and analyze the noise characteristics of valve flow by numerical simulation, combined with valve flow field and sound field.According to the basic theories and methods of hydrodynamics and computational acoustics, the three-dimensional flow field model and the three-dimensional sound field model of the control valve are established.The valve with 70% opening and 40% opening and 10% opening is selected. The numerical simulation of the flow field is carried out with the computational fluid dynamics software Fluent and the acoustic calculation software Actran is used to carry out the numerical simulation of the sound field.Then some important parameters of valve flow field, such as pressure distribution, velocity distribution and turbulence intensity distribution, as well as the relevant parameters of valve noise, such as acoustic pressure spectrum distribution, acoustic direction characteristic distribution and sound pressure distribution, are obtained.According to the result of flow field calculation, the relationship between different opening and flow coefficient of control valve and the change of flow field inside valve are determined.The results show that the region with large velocity, pressure change and vortex intensity is concentrated in the inner sleeve window and sleeve of the valve, and the region is predicted to be the area where the noise source is located.The reason of the variation of valve flow field with different opening is analyzed.The internal and external noise characteristics of the control valve are analyzed by two groups of monitoring points inside the valve and outside the valve respectively.The results show that there are differences in the distribution of internal noise spectrum between the low and high frequency states, and the sound pressure in the middle region of the valve is higher than that in the upstream and downstream regions.The pattern rules and symmetry in the low frequency state are better than those in the high frequency state in the distribution of the external noise direction characteristic of the valve.At the same time, the reasons for the variation of internal and external noise with different opening are determined.Finally, according to the effect of the flow field analysis results on the sound field analysis results, to determine the main causes of the valve internal noise.The research results have certain reference value for the research and development of the noise characteristics of the control valve.
【學位授予單位】：杭州電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH134

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本文編號：1707623