【摘要】：調(diào)節(jié)閥作為重要的控制元件,廣泛應(yīng)用于管路系統(tǒng)中。隨著工業(yè)發(fā)展的不斷前行,對調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)性能與設(shè)計要求也在不斷提高。研究調(diào)節(jié)閥內(nèi)部介質(zhì)流動狀態(tài)與規(guī)律,對調(diào)節(jié)閥優(yōu)化設(shè)計,提高調(diào)節(jié)閥的性能,探索調(diào)節(jié)閥未來發(fā)展趨勢有著重要理論意義和實用價值。由于調(diào)節(jié)閥內(nèi)部流場通常復(fù)雜多變,難以通過實驗直接觀察,所以本文以調(diào)節(jié)閥為研究對象,首先通過數(shù)值模擬對其內(nèi)流場進(jìn)行了可視化分析,采用數(shù)值模擬結(jié)合流量試驗的方法探究了調(diào)節(jié)閥的流量特性,然后通過理論計算對調(diào)節(jié)閥進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計,最后探究了優(yōu)化后的調(diào)節(jié)閥閥芯形狀改變是否會引起共振。具體內(nèi)容如下:(1)介紹了調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)和工作原理,結(jié)合流體力學(xué)中伯努利方程,推導(dǎo)出調(diào)節(jié)閥流量方程。對調(diào)節(jié)閥的固有流量特性進(jìn)行了詳細(xì)介紹。介紹了CFD的求解過程,計算流體力學(xué)控制方程,湍流模型等基礎(chǔ)理論知識,為后續(xù)的數(shù)值模擬奠定基礎(chǔ)。(2)通過SolidWorks建立不同開度下調(diào)節(jié)閥三維模型并抽取流道,利用ICEM對流道進(jìn)行網(wǎng)格劃分。通過Fluent對閥門不同開度下內(nèi)流場進(jìn)行數(shù)值模擬得到調(diào)節(jié)閥內(nèi)流場可視化細(xì)節(jié)圖,分析調(diào)節(jié)閥內(nèi)壓力、速度等變化;根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果計算了不同壓差下的流量系數(shù)并繪制流量系數(shù)及流量特性曲線。(3)對調(diào)節(jié)閥進(jìn)行流量特性試驗得到它的實際流量特性并將試驗結(jié)果與模擬結(jié)果進(jìn)行對比分析。通過理論計算的方法設(shè)計得到調(diào)節(jié)閥閥芯形面,并據(jù)此對調(diào)節(jié)閥閥芯進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。(4)對優(yōu)化后的調(diào)節(jié)閥進(jìn)行流固耦合模態(tài)分析得出其濕模態(tài)固有頻率;對實際工況下不同開度調(diào)節(jié)閥進(jìn)行數(shù)值模擬得到流噪聲頻率及渦脫落頻率;將固有頻率與流噪聲頻率及渦脫落頻率進(jìn)行比較,進(jìn)一步判別優(yōu)化后的調(diào)節(jié)閥是否會發(fā)生共振。
【圖文】：

9圖 2.1 調(diào)節(jié)閥原理圖機(jī)構(gòu)；OR—調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（調(diào)節(jié)閥）；xc—控H—閥桿行程；qV—通過閥門的體積流量驅(qū)動裝置，它根據(jù)信號壓力的大小而帶動調(diào)節(jié)閥閥芯運(yùn)動。閥門部件執(zhí)行機(jī)構(gòu)推桿的位移，改變調(diào)節(jié)閥經(jīng)閥芯與閥座構(gòu)成的封閉空間時，礙，，從而引起流體速度和壓力的變

圖 2.2 介質(zhì)經(jīng)過節(jié)流孔時速度和壓力的變化[1]a）具有節(jié)流孔板的導(dǎo)管 b）節(jié)流區(qū)壓力的變化流量方程中，流體的壓力常用高度來表示稱作壓頭，根據(jù)流體力學(xué)壓力發(fā)生變化時，各壓頭存在互相轉(zhuǎn)化的關(guān)系[55-56]：壓頭：流體因所在位置距標(biāo)準(zhǔn)面的高度而具有的壓頭叫。頭：流體因液柱高度而具有的壓頭，用 hs表示，其大小式（2.1）：shgP = 中：P 為壓力，單位 Pa；ρ 為流體密度，單位 kg/m3；g 為。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TH134

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2597486