發(fā)布時間：2017-12-05 10:21

  本文關鍵詞：基于流固耦合的安全閥動態(tài)不穩(wěn)定性研究

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【摘要】：安全閥作為壓力系統(tǒng)超壓保護的最后一道安全屏障,其壽命和可靠性常常受到顫振和頻跳等動態(tài)不穩(wěn)定性的威脅。國內(nèi)外針對這種動態(tài)不穩(wěn)定的研究長期受困于實驗、數(shù)學建模和仿真三類研究方法各自的桎梏,對其成因的解釋缺乏說服力,解決方法普適性不足。對此,本文針對安全閥系統(tǒng)時間多尺度和空間多尺度的建模難點,提出對壓力容器進行數(shù)學建模、對管道和安全閥進行二維CFD建模,通過基于流固耦合(FSI)的數(shù)學模型構(gòu)建的用戶自定義函數(shù)(UDF)相耦合的解決思路,建立了完整的安全閥系統(tǒng)模型。同時為了解決CFD模擬中二維模型失真和瞬態(tài)模擬動網(wǎng)格易損壞的難題,使用了等效出口面積法和Fluent Dynamic Layering技術�；谕暾陌踩y系統(tǒng)模型,本文對系統(tǒng)三大組成部分,即壓力容器、連接管道、安全閥本體,可能影響安全閥動態(tài)不穩(wěn)定性的參數(shù)進行探索,具體包括：容器升壓速率和容積、連接管道長度、安全閥調(diào)節(jié)圈高度、閥桿摩擦力。其中,通過采用超短時間步捕捉到的管道壓力波傳播結(jié)果解釋了安全閥顫振和頻跳的主要原因,評估了兩種不穩(wěn)定性決定理論的準確性。研究發(fā)現(xiàn)：1)壓力容器在其容器容積較大或升壓速率較小時,既不影響安全閥動態(tài)特性,也不影響其特征壓力。當容積過小或升壓速率過高時,系統(tǒng)來不及吸收振動能量便受到新擾動的激勵,會小幅增加安全閥的動態(tài)不穩(wěn)定性；2)調(diào)節(jié)圈高度會決定安仝閥簾面積的位置,通過拉瓦爾噴管效應可合理解釋簾面積附近的流場壓力分布,進而判斷閥盤升力大小�？偟挠绊戁厔菔�,安全閥調(diào)節(jié)圈越高,閥盤升力越大,這會導致安全閥啟閉壓差變大,但能略微減小安全閥的動態(tài)不穩(wěn)定性；3)閥桿摩擦力在降低安全閥動態(tài)不穩(wěn)定性上效果顯著,但降低其靈敏性。并且由于其自身具有不確定性,會增加安全閥性能的不確定性。因此將閥桿摩擦力控制在合適范圍可獲得較好的安全閥性能；4)管路壓損在閥盤開度較大時會降低噴嘴處的介質(zhì)總壓,增大頻跳和顫振的傾向,但頻跳的閾值比3%整定壓力大得多,因此現(xiàn)有的壓力損失理論并不準確；5)壓力波在安全閥運動時真實存在,其傳遞和反射符合壓力波動理論的描述。在壓損不是很大時,壓力波和閥盤產(chǎn)生共振是安全閥啟閉過程中頻跳和顫振的主要原因,即壓力波動理論描述的效應占據(jù)主導。因此可避免共振的管道長度是周期性波動的。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH134

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊忠炯;李洪賓;周立強;魯耀中;;強沖擊下先導式溢流閥先導閥芯自激振動仿真[J];華中科技大學學報(自然科學版);2015年04期

2 孫琦;;安全閥調(diào)節(jié)圈對安全閥運行的影響[J];中國特種設備安全;2014年09期

3 王啟珠;;彈簧式安全閥常見問題及使用建議[J];輕工科技;2013年02期

4 田思揚;任航;周孝榮;;安全閥常見故障綜述[J];品牌與標準化;2012年12期

5 劉翠偉;李玉星;李雪潔;曹軍;;基于CFD模擬的輸氣管道閥門流噪聲仿真[J];油氣儲運;2012年09期

6 郭崇志;朱壽林;;安全閥開啟流場機理的數(shù)值仿真與實驗研究[J];液壓與氣動;2012年02期

7 夏星星;馮良;;管道絕對當量粗糙度的取值及其影響分析[J];上海煤氣;2010年02期

8 駱輝;于新海;王正東;;安全閥升力系數(shù)試驗研究和數(shù)值模擬[J];中國科技論文在線;2008年08期

9 李復;;可壓縮流體的伯努利方程[J];大學物理;2008年08期

10 周興強;;兩種核電站主蒸汽安全閥對比分析[J];通用機械;2008年07期

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本文編號：1254475