蝶閥越來越廣泛應(yīng)用于各種各樣的工業(yè)流程中的流體控制。蝶閥具有結(jié)構(gòu)緊湊、價格低廉、流體阻力和操作力矩小的優(yōu)點(diǎn)。本文根據(jù)某太陽能電池制造設(shè)備配套冷熱通風(fēng)系統(tǒng)的氣流控制工況需求,基于蝶閥結(jié)構(gòu)研發(fā)了具有線性流量特性的矩形多閥板式氣流控制閥(簡稱：多板閥)。 本文以ANSYS Workbench為分析平臺,采用其專業(yè)流體分析軟件CFX模塊對蝶閥和多板閥的流場進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,獲得閥門在不同開度下流道內(nèi)詳細(xì)的三維流場參數(shù)分布。通過對模擬試驗(yàn)結(jié)果的分析,得到閥門的流動特性,如流量系數(shù)、流阻系數(shù)、氣動力矩系數(shù)等,并將蝶閥的模擬值與經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行比較,驗(yàn)證了數(shù)值模擬研究的可靠性和有效性。本文還提出了利用ANSYS Workbench便捷的數(shù)據(jù)傳輸功能實(shí)現(xiàn)流固耦合場分析的方法,即把第一次場分析結(jié)果作為第二次場分析的載荷來實(shí)現(xiàn)兩場的耦合分析。利用該方法,本文完成了對蝶閥蝶板的拓?fù)鋬?yōu)化和對改進(jìn)后的蝶板及多板閥閥板的結(jié)構(gòu)靜力分析。 通過對蝶閥的流量特性曲線、流阻特性曲線和氣動力矩系數(shù)曲線的分析,本文得如蝶閥的流量特性呈等百分比特性；流阻系數(shù)隨蝶閥關(guān)閉角度的增大呈指數(shù)增長：氣動力矩系數(shù)Ca的最大值發(fā)生在蝶閥開啟80°左右。改進(jìn)后的蝶閥在全開時流阻系數(shù)由原來的0.58降到0.39,且在結(jié)構(gòu)安生性能上也達(dá)到要求。多板閥的流量特性呈現(xiàn)線性特性；流阻系數(shù)在開啟時急劇降低。本文還分析了多板閥的力矩,并給出選擇執(zhí)行器的建議
【學(xué)位單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2010
【中圖分類】：TQ055.81;TH134
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒言
    1.1 蝶閥
    1.2 國內(nèi)外閥門研究情況
        1.2.1 國外閥門研究情況
        1.2.2 國內(nèi)閥門行業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
        1.2.3 蝶閥的研究近況
    1.3 論文的研究目標(biāo)及內(nèi)容
第2章 控制閥的流量特性及數(shù)值分析理論
    2.1 控制閥的流量特性
        2.1.1 控制閥的流量計(jì)算
        2.1.2 流量系數(shù)
        2.1.3 控制閥的流量特性
        2.1.4 線性流量特性
    2.2 計(jì)算流體力學(xué)概述
    2.3 控制閥數(shù)值分析的控制方程組
        2.3.1 連續(xù)性方程
        2.3.2 動量守恒方程
        2.3.3 能量守恒方程
        2.3.4 狀態(tài)方程
    2.4 控制方程的離散化
        2.4.1 離散化的目的
        2.4.2 離散時所使用的網(wǎng)格
        2.4.3 常用的離散化方法
    2.5 湍流模型
        2.5.1 湍流數(shù)值計(jì)算方法的分類
        2.5.2 標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型
    2.6 CFD求解過程及軟件
        2.6.1 CFD的求解過程
        2.6.2 CFD軟件結(jié)構(gòu)
    2.7 ANSYS Workbench簡介
第3章 蝶閥內(nèi)部流場數(shù)值模擬
    3.1 前言
    3.2 蝶閥的流場分析
        3.2.1 流場數(shù)值分析的主要步驟
        3.2.2 基本模型
        3.2.3 網(wǎng)格劃分
        3.2.4 物理定義及求解
        3.2.5 流場計(jì)算結(jié)果的可視化
    3.3 蝶閥的流動特性
        3.3.1 流量系數(shù)
        3.3.2 流阻系數(shù)
        3.3.3 氣動力矩系數(shù)
    3.4 蝶板改進(jìn)方案
        3.4.1 拓?fù)鋬?yōu)化理論
        3.4.2 建立模型及定義拓?fù)鋬?yōu)化參數(shù)
        3.4.3 蝶板改進(jìn)結(jié)果分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 矩形多閥板式氣流控制閥的開發(fā)研究
    4.1 前言
    4.2 矩形多閥板式氣流控制閥的設(shè)計(jì)研究
    4.3 流場分析
        4.3.1 模型的建立和網(wǎng)格化分
        4.3.2 流場的數(shù)值模擬
        4.3.3 數(shù)值模擬結(jié)果的可視化
    4.4 流場特性
        4.4.1 流量系數(shù)
        4.4.2 阻力系數(shù)
    4.5 閥板的靜力分析
    4.6 閥門的傳動機(jī)構(gòu)及氣動力矩分析
        4.6.1 傳動機(jī)構(gòu)
        4.6.2 氣動力矩分析以及執(zhí)行器的選擇
    4.7 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝

【相似文獻(xiàn)】

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