【摘要】：調(diào)節(jié)閥由于內(nèi)部流道結(jié)構(gòu)復(fù)雜,閥內(nèi)件具有明顯的節(jié)流特性,在調(diào)節(jié)閥整個(gè)運(yùn)行過(guò)程尤其是開(kāi)啟或者關(guān)閉工況時(shí),流體造成強(qiáng)烈壓力脈動(dòng)或者是出現(xiàn)漩渦,使調(diào)節(jié)閥流道內(nèi)出現(xiàn)水擊、空化現(xiàn)象以及流致噪聲,對(duì)調(diào)節(jié)閥及其附屬管控系統(tǒng)的精準(zhǔn)控制造成影響,對(duì)工作人員的人體健康造成不同程度的危害。針對(duì)調(diào)節(jié)閥流道內(nèi)產(chǎn)生的空化現(xiàn)象以及流致噪聲問(wèn)題,本文以調(diào)節(jié)閥及其附屬的管控系統(tǒng)為研究對(duì)象進(jìn)行如下研究:(1)介紹了調(diào)節(jié)閥對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)的重要作用及其在運(yùn)行時(shí)所存在的問(wèn)題,結(jié)合國(guó)內(nèi)外對(duì)于調(diào)節(jié)閥空化和流致噪聲的研究現(xiàn)狀和研究方法,提出研究調(diào)節(jié)閥空化和流致噪聲的重要意義和必要性。(2)介紹了調(diào)節(jié)閥典型的結(jié)構(gòu),闡述了調(diào)節(jié)閥的工作原理和產(chǎn)生空化和流致噪聲的參數(shù)變化條件和需要達(dá)到的條件;介紹了數(shù)值模擬研究空化和流致噪聲的基礎(chǔ)理論知識(shí)、湍流模型、多相流模型以及動(dòng)網(wǎng)格模型,重點(diǎn)介紹了空化模型,為后續(xù)的數(shù)值模擬計(jì)算奠定基礎(chǔ)。(3)建立了調(diào)節(jié)閥流道三維模型并完成網(wǎng)格的劃分,羅列調(diào)節(jié)閥空化數(shù)值模擬研究中需要用到的邊界條件設(shè)置,利用流體仿真軟件CFD(計(jì)算流體動(dòng)力學(xué))對(duì)調(diào)節(jié)閥不同開(kāi)度下和不同進(jìn)出口壓差下的工況進(jìn)行模擬。對(duì)比分析不同工況下調(diào)節(jié)閥流道內(nèi)的流場(chǎng)特性,同時(shí)分析不同開(kāi)度以及不同進(jìn)出口壓差對(duì)于空化現(xiàn)象的影響,通過(guò)調(diào)節(jié)閥內(nèi)的氣相體積分?jǐn)?shù)和空化數(shù)簡(jiǎn)單描述空化的強(qiáng)弱程度,為降低調(diào)節(jié)閥內(nèi)空化的設(shè)計(jì)提供參考和依據(jù)。(4)介紹了聲學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí),概述了調(diào)節(jié)閥內(nèi)產(chǎn)生噪聲的原因和類(lèi)型,簡(jiǎn)單描述流致噪聲的聲源類(lèi)型。對(duì)調(diào)節(jié)閥流場(chǎng)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬計(jì)算,此為初值進(jìn)行瞬態(tài)流場(chǎng)數(shù)值模擬計(jì)算。通過(guò)瞬態(tài)計(jì)算提取聲源信息,然后以此為激勵(lì),將其導(dǎo)入到聲學(xué)仿真軟件LMS Virtual.Lab中進(jìn)行噪聲計(jì)算。模擬不同開(kāi)度下調(diào)節(jié)閥中的空化現(xiàn)象及其產(chǎn)生的流致噪聲,進(jìn)行對(duì)比分析。通過(guò)上述研究,為降低調(diào)節(jié)閥中的空化現(xiàn)象和流致噪聲提供了參考和依據(jù),同時(shí)為調(diào)節(jié)閥的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了新思路和方法。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TH134
【圖文】：

是工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的核心部件，在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中發(fā)揮著無(wú)于調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)的特殊性，使調(diào)節(jié)閥中產(chǎn)生空化和噪聲等問(wèn)題，調(diào)節(jié)閥聲不僅影響著閥內(nèi)過(guò)程流體的流動(dòng)特性，而且直接關(guān)系到調(diào)節(jié)閥是否的調(diào)節(jié)質(zhì)量。先將對(duì)調(diào)節(jié)閥的工作原理進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，對(duì)調(diào)節(jié)閥內(nèi)的壓力和流速述，并對(duì)產(chǎn)生空化現(xiàn)象的條件進(jìn)行介紹；其次對(duì)數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)進(jìn)后續(xù)的模擬工作奠定理論基礎(chǔ)；最后對(duì)本課題研究空化現(xiàn)象所要用到單的推導(dǎo)和分析，為后面數(shù)值模擬結(jié)果的具體分析提供依據(jù)。閥工作原理閥結(jié)構(gòu)

圖 2.2 流體流過(guò)調(diào)節(jié)閥時(shí)壓力和速度的變化圖示為流體流過(guò)調(diào)節(jié)閥節(jié)流面時(shí)壓力以及速度的變化圖。從圖力在節(jié)流處的變化趨勢(shì)剛好相反。在理想計(jì)算條件下，假設(shè)流流，同時(shí)忽略流道結(jié)構(gòu)對(duì)流體流動(dòng)的影響，在此假設(shè)條件下考化時(shí)，可以認(rèn)為調(diào)節(jié)閥進(jìn)出口的壓力基本沒(méi)有變化。但是在調(diào)流體流過(guò)調(diào)節(jié)閥節(jié)流處時(shí)，由于閥芯處流通面積發(fā)生變化，造增大，流體的壓力下降；隨著調(diào)節(jié)閥下游流通面積的逐漸增大但是由于流體粘性的緣故，使流體之間相互產(chǎn)生摩擦，造成流，造成流體流動(dòng)總能量的損失，從而造成調(diào)節(jié)閥下游流體的壓入口處的壓力值。示，當(dāng)調(diào)節(jié)閥內(nèi)流體流過(guò)調(diào)節(jié)閥閥芯節(jié)流斷面時(shí)，流體入口壓最小，流體流速剛好與此相反，流速急劇增加并達(dá)到最大。當(dāng)壓力降低到等于或者低于流體設(shè)定溫度下的飽和蒸汽壓 Pv時(shí)，速汽化并形成氣泡，在如果閥下游壓力 P2仍低于飽和蒸汽壓 在閥下游不會(huì)發(fā)生潰滅，將會(huì)出現(xiàn)汽液兩相流。如果閥后壓力那么氣泡在閥下游將會(huì)發(fā)生潰滅，由氣相變回液相。

lidWorks 公司推出的三維機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件系統(tǒng)，該軟件以其能，以及在不同零件的裝配工程中也表現(xiàn)出優(yōu)異地工作性能，能建模任務(wù)，極大地提高了機(jī)械工程師的設(shè)計(jì)效率，因此在日常的計(jì)以及部件的裝配等諸多方面得到了廣泛的應(yīng)用和認(rèn)可。道內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，流道整體模型主要由進(jìn)出口、內(nèi)部閥腔和模型均由三維實(shí)體模型中抽取而成。圖 3.1 為調(diào)節(jié)閥流道三維模研究的實(shí)驗(yàn)條件及結(jié)果盡可能的接近真實(shí)實(shí)驗(yàn)的條件和結(jié)果，調(diào)行修改和簡(jiǎn)化。根據(jù)調(diào)節(jié)閥實(shí)際運(yùn)行工況下前、后管路的連接情，對(duì)調(diào)節(jié)閥流道模型進(jìn)出口兩端的管路進(jìn)行了延伸，進(jìn)口段管路口直徑，出口段管路延長(zhǎng)為 10 倍的調(diào)節(jié)閥出口直徑，以使在模道兩端的流動(dòng)充分發(fā)展并使進(jìn)出口兩端的流體流動(dòng)穩(wěn)定且均勻，誤差。同時(shí)，為了減少計(jì)算運(yùn)行時(shí)間，在三維模型的建立過(guò)程中進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化和省略，主要是對(duì)閥芯上部的腔室進(jìn)行了省略，充滿(mǎn)腔室時(shí)基本不會(huì)發(fā)生流動(dòng)，對(duì)數(shù)值模擬研究結(jié)果的影響可流道中一些微小的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化，這種簡(jiǎn)化對(duì)數(shù)值計(jì)算不計(jì)。

【參考文獻(xiàn)】

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1 鄭榮部;陳修高;陳宗杰;張希恒;;基于CFD和LMS閘閥氣體內(nèi)漏的數(shù)值分析[J];甘肅科學(xué)學(xué)報(bào);2017年06期

2 朱明明;黃彪;王國(guó)玉;王寧;;非定�？栈髦略肼暤臄�(shù)值模擬[J];排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào);2017年11期

3 趙丁選;王倩;杜苗苗;;基于Fluent角型噴嘴內(nèi)部空化行為的數(shù)值模擬[J];東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2016年09期

4 周云龍;呂遠(yuǎn)征;;基于流聲耦合法的離心泵空化流動(dòng)噪聲特性研究[J];化工機(jī)械;2016年01期

5 Jin-yuan QIAN;Bu-zhan LIU;Zhi-jiang JIN;Jian-kai WANG;Han ZHANG;An-le LU;;先導(dǎo)式截止閥在不同閥芯位置下流動(dòng)和汽蝕特性的數(shù)值分析（英文）[J];Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering);2016年01期

6 郭斌;何慶中;王渝皓;王永斌;蒲虎;;超超臨界火電機(jī)組高溫減壓調(diào)節(jié)閥空蝕問(wèn)題分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J];熱力發(fā)電;2015年10期

7 張煒;金濤;;流場(chǎng)與聲場(chǎng)耦合仿真分析方法及其應(yīng)用研究[J];機(jī)械設(shè)計(jì);2015年05期

8 李樹(shù)勛;丁強(qiáng)偉;徐曉剛;余龍;;超(超)臨界多級(jí)套筒調(diào)節(jié)閥空化抑制模擬研究[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年03期

9 王佳典;唐浩;;基于CFD方法的調(diào)節(jié)閥流動(dòng)噪聲預(yù)測(cè)[J];噪聲與振動(dòng)控制;2014年05期

10 郭進(jìn);;調(diào)節(jié)閥噪音的控制方法[J];化工設(shè)計(jì);2014年04期

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1 陸亮;液壓節(jié)流閥中的空化流動(dòng)與噪聲[D];浙江大學(xué);2012年

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1 孟令旗;高壓降多級(jí)降壓疏水調(diào)節(jié)閥聲學(xué)特性研究[D];蘭州理工大學(xué);2017年

2 婁燕鵬;高壓降多級(jí)降壓疏水閥及閥控管道振動(dòng)噪聲特性研究[D];蘭州理工大學(xué);2016年

3 徐曉剛;高壓差迷宮式多級(jí)降壓調(diào)節(jié)閥內(nèi)部流動(dòng)特性分析研究[D];蘭州理工大學(xué);2013年

4 侯璐瑤;高壓差調(diào)節(jié)閥內(nèi)部流體流動(dòng)規(guī)律與汽蝕仿真研究[D];北京化工大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2806468