發(fā)布時間：2017-06-24 07:07

  本文關(guān)鍵詞：高壓差迷宮式調(diào)節(jié)閥流動及流固耦合特性仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：調(diào)節(jié)閥是一種非常通用的設(shè)備,廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動化過程控制領(lǐng)域,例如:航空航天事業(yè)、石油電力、國防建設(shè)、管道運輸?shù)榷鄠�方面。其主要用途是通過改變閥門的閥桿的行程,來調(diào)節(jié)控制液體介質(zhì)的壓力、流量、溫度等工藝參數(shù)的變化。近年來,隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的規(guī)�；�、自動化及信息化的快速發(fā)展,對調(diào)節(jié)閥提出了以高溫、高壓差、低噪聲及抗空化為主的一系列苛刻要求,與此同時,對氋壓差調(diào)節(jié)閥的要求不再局限于調(diào)控的安全和可靠,在其節(jié)能性、準確性以及靈敏度等方面的要求也越來越氋。迷宮閥作為降壓能力較強的多級降壓式調(diào)節(jié)閥,因為其較強的降壓能力、較低的噪聲及合理的安全性及壽命,在電力、石油及化工領(lǐng)域應(yīng)用越來越多。但是國內(nèi)對迷宮閥的研究起步較晚,雖然國內(nèi)許多的廠商也能夠生產(chǎn)各系列的高壓差的迷宮閥,卻絕大多數(shù)都是引進或者仿制國外產(chǎn)品結(jié)構(gòu),對迷宮閥缺少必要的理論研究與水力實驗,不僅導(dǎo)致多數(shù)高壓差迷宮閥產(chǎn)品的調(diào)節(jié)性能、精度及安全不能滿足高要求,而且還制約了迷宮閥產(chǎn)品繼續(xù)研發(fā)和優(yōu)化的能力,非常不利于國內(nèi)高壓差調(diào)節(jié)閥的發(fā)展。因此,本文從水力及流固耦合的角度對高壓差迷宮式調(diào)節(jié)閥閥內(nèi)介質(zhì)的流動特性和流固耦合特性進行分析和研究,為高壓差迷宮式調(diào)節(jié)閥選型、繼續(xù)研發(fā)及優(yōu)化提供一定的理論指導(dǎo)和試驗數(shù)據(jù)。本文研究內(nèi)容如下:①簡述工業(yè)控制領(lǐng)域的快速發(fā)展及對調(diào)節(jié)閥的新要求,較為系統(tǒng)簡紹了調(diào)節(jié)閥的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀與發(fā)展方向,同時本文重點介紹了高壓差迷宮式調(diào)節(jié)閥的起源、發(fā)展及結(jié)構(gòu)特點,國內(nèi)外在其流體、結(jié)構(gòu)及流固耦合領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀,為較為系統(tǒng)的了解和掌握高壓差迷宮式調(diào)節(jié)閥的原理和研究方向的確定奠定基礎(chǔ)。②為采用有限元方法實現(xiàn)對高壓差迷宮式調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)、內(nèi)部介質(zhì)的流動及流固耦合的仿真分析,本文較為詳細的介紹了計算流體力學(xué)的控制方程、湍流模型、計算區(qū)域的離散與求解控制原理及注意事項,同時對閥門結(jié)構(gòu)的強度校核的理論、流固耦合分析的類型及計算方式也做了介紹,為高壓差迷宮式調(diào)節(jié)閥的強度校核、流動特性及流固耦合特性的研究提供了理論支撐。③高壓差迷宮式調(diào)節(jié)閥的三維幾何模型建立,計算中的幾何模型與真實模型的趨近程度,對以幾何模型為基礎(chǔ),仿真模擬現(xiàn)實的逼真程度有著重要的影響。為更加逼真的仿真模擬現(xiàn)實,并且更加容易的根據(jù)仿真結(jié)果對閥門的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化,采用三維建模軟件建立參數(shù)化的閥門幾何模型,并根據(jù)閥門的幾何模型反向切除生成閥門的流體域的幾何模型。④高壓差迷宮式調(diào)節(jié)閥應(yīng)力分析計算及強度校核,針對高壓差迷宮式調(diào)節(jié)閥介質(zhì)壓力高、應(yīng)力條件復(fù)雜而使用工況對閥門安全性要求較高、擬采用分析設(shè)計方法的原則,并用有限單元法計算閥門結(jié)構(gòu)內(nèi)部任意一點的應(yīng)力、應(yīng)變與位移,從而完成閥門強度更為科學(xué)和安全的校核,為閥門結(jié)構(gòu)的優(yōu)化提高參考,提高閥門的安全性。⑤高壓差迷宮式調(diào)節(jié)閥內(nèi)部介質(zhì)流動特性研究,高壓差迷宮式調(diào)節(jié)閥內(nèi)部介質(zhì)的流動特性的研究主要包括兩方面的內(nèi)容:a.迷宮式流道介質(zhì)流動特性的研究,擬采用計算流體力學(xué)和實驗相結(jié)合的方式,研究迷宮式流道的降壓級數(shù)、彎道形式、軸向及徑向?qū)挾�、流道深度等結(jié)構(gòu)參數(shù)對流動特性,特別是流阻影響規(guī)律,并分析了內(nèi)在的原因。b.整個閥門內(nèi)部介質(zhì)流動特性的研究,采用了計算流體力學(xué)和實驗相結(jié)合的方式,以常溫下的水為其內(nèi)部流動的介質(zhì),在迷宮式流道形式和結(jié)構(gòu)確定的情況下,研究不同壓差時,內(nèi)部介質(zhì)的速度、壓力、溫度的大小及分布和迷宮式流道的數(shù)量及分布對閥門流量系數(shù)及流量特性的影響及數(shù)學(xué)關(guān)系。⑥高壓差迷宮式調(diào)節(jié)閥流固耦合特性研究,高壓差迷宮式調(diào)節(jié)閥的一般使用在壓力、壓差都較大的工況下,而且迷宮式流道的結(jié)構(gòu)尺寸又比較的小,如果對其流量系數(shù)及調(diào)節(jié)精度較高時,高壓力對迷宮式流道的結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響較大,進而對調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)及調(diào)節(jié)精度的影響不能忽略。本文考慮了流體和固體間的雙向耦合,采用了計算流體力學(xué)及計算固體力學(xué)的結(jié)合的方式,研究其流固耦合特性,為實現(xiàn)高壓差迷宮式調(diào)節(jié)閥的精確調(diào)節(jié)提供仿真實驗數(shù)據(jù),同時有利于實現(xiàn)更為精確的結(jié)構(gòu)分析,提高了高壓差迷宮式閥門的安全性能。
【關(guān)鍵詞】：高壓差 迷宮閥 應(yīng)力校核 流動特性 流固耦合
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH134
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 課題背景及研究意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 調(diào)節(jié)閥的發(fā)展與現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 迷宮閥結(jié)構(gòu)與工作原理12-13
• 1.2.3 迷宮閥流動特性研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.4 迷宮閥結(jié)構(gòu)分析研究現(xiàn)狀14
• 1.2.5 迷宮閥流固耦合特性研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文研究目標與內(nèi)容15-17
• 1.3.1 研究目標15
• 1.3.2 研究內(nèi)容15-16
• 1.3.3 技術(shù)路線16-17
• 1.4 本章小結(jié)17-18
• 2 高壓差迷宮式調(diào)節(jié)閥流動特性研究的理論基礎(chǔ)18-30
• 2.1 流動計算的數(shù)學(xué)模型18-23
• 2.1.1 控制方程18-20
• 2.1.2 湍流模型20-23
• 2.1.3 計算區(qū)域的離散與求解23
• 2.2 應(yīng)力有限元分析的數(shù)學(xué)模型23-27
• 2.2.1 壓力容器應(yīng)力分析理論23-24
• 2.2.2 彈性力學(xué)的基本方程24-27
• 2.2.3 有限單元法27
• 2.3 流固耦合計算的原理及方法27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-30
• 3 高壓差迷宮式調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)的有限元分析30-44
• 3.1 迷宮式調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)及三維模型30-32
• 3.2 迷宮式調(diào)節(jié)閥溫度場有限元計算32-34
• 3.2.1 溫度場計算原理及方法32-33
• 3.2.2 迷宮閥溫度場的有限元分析33-34
• 3.3 迷宮式調(diào)節(jié)閥應(yīng)力的有限元分析34-42
• 3.3.1 迷宮閥應(yīng)力計算方法35
• 3.3.2 應(yīng)力計算結(jié)果與分析35-42
• 3.4 本章小結(jié)42-44
• 4 高壓差迷宮式調(diào)節(jié)閥流動特性仿真研究44-64
• 4.1 介質(zhì)流動有限分析計算方法44-47
• 4.1.1 流動計算幾何模型的建立及簡化44-46
• 4.1.2 計算區(qū)域的離散及求解46-47
• 4.2 迷宮式流道流動計算結(jié)果與特性分析47-57
• 4.2.1 流動特性研究對象47
• 4.2.2 降壓級數(shù)對迷宮式流道流動特性影響47-51
• 4.2.3 彎道形式對迷宮式流道流動特性影響51-52
• 4.2.4 軸向及徑向?qū)挾葘γ詫m式流道流動特性影響52-56
• 4.2.5 流道深度對迷宮式流道流動特性影響56
• 4.2.6 迷宮式流道結(jié)構(gòu)對流動特性影響56-57
• 4.3 迷宮式芯包流動計算結(jié)果與特性分析57-62
• 4.3.1 芯包結(jié)構(gòu)仿真研究的對象57
• 4.3.2 迷宮式流道數(shù)量對流動特性影響57-59
• 4.3.3 迷宮式流道分布對流動特性影響59-61
• 4.3.4 芯包結(jié)構(gòu)對閥門流動特性影響61-62
• 4.4 本章小結(jié)62-64
• 5 高壓差迷宮式調(diào)節(jié)閥流固耦合特性研究64-78
• 5.1 流固耦合計算方法64-65
• 5.1.1 流固耦合計算的分類64-65
• 5.1.2 流固耦合計算的過程65
• 5.2 流固耦合計算模型簡化及建立65-66
• 5.3 無流固耦合作用計算結(jié)果66-71
• 5.3.1 無流固耦合作用時閥門的流量特性67-71
• 5.4 考慮流固耦合特性計算結(jié)果71-76
• 5.4.1 考慮流固耦合作用時閥門的流量特性73-76
• 5.5 本章小結(jié)76-78
• 6 總結(jié)與展望78-82
• 6.1 主要結(jié)論78-79
• 6.2 主要創(chuàng)新點79
• 6.3 工作展望79-82
• 致謝82-84
• 參考文獻84-88

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  本文關(guān)鍵詞：高壓差迷宮式調(diào)節(jié)閥流動及流固耦合特性仿真研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：477375