本文關(guān)鍵詞：迷宮式調(diào)節(jié)閥的內(nèi)流場三維數(shù)值模擬

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【摘要】：調(diào)節(jié)閥作為一種執(zhí)行器,是過程控制工業(yè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中最常見,必不可少的終端控制元件。在電力、化工等實(shí)際應(yīng)用中,要求調(diào)節(jié)閥能在高溫、高壓、高壓差等惡劣的工況下可靠運(yùn)行。迷宮式調(diào)節(jié)閥作為降壓能力最強(qiáng)的多級降壓式調(diào)節(jié)閥,在高壓差條件下表現(xiàn)出了良好的工作性能。本文利用ANSYS CFX軟件對電站用最小流量閥和化工用天然氣調(diào)節(jié)閥進(jìn)行了三維數(shù)值模擬分析,所得到的結(jié)論對具有循環(huán)對流式盤片結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化具有參考作用。本文的主要工作如下： (1)本文對MX-6"L25W1V-0型最小流量閥進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)模擬,發(fā)現(xiàn)降壓過程主要發(fā)生在盤片位置,增加盤片內(nèi)的流速有利于提高閥門的降壓能力；分析了流量為89kg/s的條件下,表面粗糙度為3.2μm的閥門壓差為20.664MPa,32μm的壓差為21.068MPa,則粗糙度對降壓效果影響不大；同時(shí),分析了該流量下,最小流量閥內(nèi)發(fā)生氣蝕時(shí)的閥門開度為10張盤片的開度,并發(fā)現(xiàn)氣蝕區(qū)域發(fā)生在閥門出口前端的上部。 (2)本文研究了高壓差條件下MA-3"L25R2C型天然氣調(diào)節(jié)閥的線性流量特性。天然氣的物理性質(zhì)用P-R實(shí)際狀態(tài)方程進(jìn)行計(jì)算。發(fā)現(xiàn)氣體由于節(jié)流效應(yīng)導(dǎo)致出口處的溫度相比于入口處顯著降低；當(dāng)壓差為34.497MPa時(shí),隨著開度減小,溫差由全開時(shí)的68.22K增大至2張盤片的100.27K；在閥門全開時(shí),入口流量由5kg/s升高至50kg/s,溫差由39.486K增大至74.283K；并且,進(jìn)口溫度由313.15K提高至373.75K,溫差從62.809K縮小至54.944K。同時(shí),發(fā)現(xiàn)臨界流的位置在調(diào)節(jié)閥出口處。
【關(guān)鍵詞】：迷宮結(jié)構(gòu) 調(diào)節(jié)閥 CFX 計(jì)算流體力學(xué) 天然氣
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH134
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-25
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 調(diào)節(jié)閥簡介10-18
• 1.2.1 調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)11-13
• 1.2.2 調(diào)節(jié)閥的使用功能13-15
• 1.2.3 調(diào)節(jié)閥的噪聲15-16
• 1.2.4 調(diào)節(jié)閥在工程應(yīng)用中存在的問題16-17
• 1.2.5 調(diào)節(jié)閥未來發(fā)展趨勢17-18
• 1.3 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)18-22
• 1.3.1 流體力學(xué)的控制方程組19-20
• 1.3.2 基本的數(shù)值方法20-21
• 1.3.3 湍流模型21
• 1.3.4 傳熱模型21-22
• 1.4 課題來源22
• 1.5 研究現(xiàn)狀22-24
• 1.6 本文研究內(nèi)容24-25
• 第2章 調(diào)節(jié)閥內(nèi)流場數(shù)值模擬流程25-34
• 2.1 工程用計(jì)算流體力學(xué)流程25-26
• 2.2 ANSYSCFX軟件簡介26
• 2.3 CFX軟件用于調(diào)節(jié)閥內(nèi)流場數(shù)值模擬流程26-33
• 2.3.1 三維幾何模型27-29
• 2.3.2 網(wǎng)格劃分29-31
• 2.3.4 流場信息設(shè)定31-32
• 2.3.5 流場求解及后處理32-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第3章 最小流量閥的性能驗(yàn)證數(shù)值模擬34-46
• 3.1 引言34
• 3.2 幾何模型及網(wǎng)格劃分34-35
• 3.3 邊界條件的設(shè)置35-37
• 3.4 流場分析37-45
• 3.4.1 同一開高,不同流量情況下的流場分析37-40
• 3.4.2 不同開高,相同流量情況下的流場分析40-41
• 3.4.3 粗糙度對于降壓能力的影響41-42
• 3.4.4 汽蝕對于降壓性能的影響42-45
• 3.4.5 模型驗(yàn)證45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第4章 以天然氣為介質(zhì)的調(diào)節(jié)閥內(nèi)流場模擬46-69
• 4.1 引言46
• 4.2 幾何模型及流場信息設(shè)定46-48
• 4.2.1 實(shí)際氣體狀態(tài)方程46-48
• 4.2.2 流場信息設(shè)定48
• 4.3 調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)及其以水為介質(zhì)的流量特性48-50
• 4.4 流場分析50-67
• 4.4.1 基本流場分析50-57
• 4.4.2 不同開度對流場的影響57-60
• 4.4.3 相同開度,不同入口流量對流場的影響60-62
• 4.4.4 相同開度,不同入口溫度對流場的影響62-64
• 4.4.5 相同開度,不同入口壓力對流場的影響64-65
• 4.4.6 天然氣成分對流場的影響65-66
• 4.4.7 臨界流對流場的影響66-67
• 4.5 本章小結(jié)67-69
• 第5章 總結(jié)與展望69-71
• 5.1 總結(jié)69
• 5.2 展望69-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 致謝74

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：913365