【摘要】：止回閥的作用是在突然停泵時(shí),保護(hù)閥前的驅(qū)動(dòng)裝置不受損壞,軸流式止回閥因其流阻系數(shù)小、運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲小等優(yōu)點(diǎn),被廣泛地應(yīng)用于長(zhǎng)輸管線系統(tǒng),其性能優(yōu)劣、壽命長(zhǎng)短、工作可靠度均會(huì)影響到閥前驅(qū)動(dòng)裝置及整個(gè)管路系統(tǒng)的安全,為了確保軸流式止回閥在各個(gè)工況下的安全性和可靠性,需要對(duì)其進(jìn)行大量的驗(yàn)證,傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法必然要消耗大量的人力物力財(cái)力,數(shù)值模擬技術(shù)在近幾年成為一種可靠的研究方法,節(jié)約成本。本課題以軸流式止回閥為研究對(duì)象,研究閥瓣在停泵工況時(shí)的運(yùn)動(dòng)特性及閥瓣瞬間沖擊閥座的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性,本文的研究?jī)?nèi)容概括如下:(1)結(jié)合離心泵的全特性曲線,分析突然停泵時(shí)離心泵的工作狀態(tài),得到其工作曲線仍維持在正常區(qū),正常區(qū)又分為水泵工況,制動(dòng)工況和水輪機(jī)工況,從而得到止回閥進(jìn)口流量變化曲線,流量隨時(shí)間大致呈余弦函數(shù)變化,運(yùn)用C語(yǔ)言編寫成UDF程序作為止回閥進(jìn)口邊界條件;(2)簡(jiǎn)化止回閥模型,分析關(guān)閉過(guò)程閥瓣的受力情況,得到閥瓣動(dòng)力方程,結(jié)合動(dòng)力方程運(yùn)用C語(yǔ)言編寫閥瓣驅(qū)動(dòng)程序,編譯連接后,結(jié)合已知的邊界條件,在CFD中對(duì)停泵工況時(shí)軸流式止回閥動(dòng)態(tài)關(guān)閉特性進(jìn)行研究,得到在液動(dòng)力及彈簧力共同作用下閥瓣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,閥瓣與閥座密封面接觸時(shí)的速度,閥門內(nèi)腔液動(dòng)力變化規(guī)律以及介質(zhì)流動(dòng)變化規(guī)律;(3)簡(jiǎn)化止回閥模型,運(yùn)用ANSYS Workbench聯(lián)合LS-DYNA技術(shù)對(duì)閥瓣沖擊閥座密封面的過(guò)程進(jìn)行瞬態(tài)仿真,得到了各個(gè)時(shí)刻閥瓣、閥體的應(yīng)力/應(yīng)變?cè)茍D,以及0~5ms時(shí)間段內(nèi)閥瓣、閥體應(yīng)力/應(yīng)變曲線圖,分析閥瓣與閥體的動(dòng)態(tài)響應(yīng)結(jié)果,得到了碰撞接觸時(shí)間、閥瓣與閥體的應(yīng)力應(yīng)變變化規(guī)律及其最大值。在碰撞過(guò)程中,閥瓣與閥體之間存在能量的轉(zhuǎn)換和吸收,系統(tǒng)吸收的能量是不可逆的;(4)結(jié)合彈簧阻尼理論模型,運(yùn)用沖擊動(dòng)力學(xué)對(duì)閥瓣沖擊閥座過(guò)程進(jìn)行理論推導(dǎo),驗(yàn)證仿真模擬的可靠性。在理論推導(dǎo)過(guò)程中,由于阻尼系數(shù)c難以確定,故利用動(dòng)力學(xué)公式在Maple中得到k,c的關(guān)系曲線,得到本課題條件下的c值,結(jié)合已知條件理論推導(dǎo)碰撞完后閥瓣的運(yùn)動(dòng)速度,與有限元分析結(jié)果對(duì)比得到相對(duì)誤差在5%以內(nèi),證明了有限元分析的可靠性。
【圖文】：

回閥簡(jiǎn)介閥屬于一種自動(dòng)閥門，又叫逆止閥、單向閥，是借助介質(zhì)自身流動(dòng)來(lái)實(shí)，且介質(zhì)只能單一方向流動(dòng)的閥門，其作用是防止介質(zhì)逆向流動(dòng)，保護(hù)組不受損壞。止回閥大致可以分為旋啟式、升降式、蝶式、管道式、空式、隔膜式、軸流式等[34]。流式止回閥的工作原理式止回閥的結(jié)構(gòu)主要由閥體、閥瓣、彈簧、導(dǎo)向套和導(dǎo)流罩等部件構(gòu)成的不同，可以分為圓盤型、套筒型和環(huán)盤型[35]。本文所采用的軸流式止基于源匯法優(yōu)化改進(jìn)、閥芯是水滴型回轉(zhuǎn)體，外形舒適美觀，降低了邊出現(xiàn)回流，流體阻力小[36]。其二維結(jié)構(gòu)圖如圖 2.1 所示。

開(kāi)啟的高度由介質(zhì)壓差力決定。（a）開(kāi)啟過(guò)程 （b）關(guān)閉過(guò)程圖 2.2 止回閥關(guān)閉及開(kāi)啟示意圖2.2.2 關(guān)閉過(guò)程當(dāng)管線系統(tǒng)突然停泵時(shí)，閥后管道中的介質(zhì)倒流即自右向左流動(dòng)，閥瓣右側(cè)突然受到相對(duì)大的介質(zhì)壓力，閥前的離心泵處于正轉(zhuǎn)且仍能夠給介質(zhì)增加能量的工況，但閥門入口端的介質(zhì)壓力在不斷地降低，，在壓差力的作用下閥瓣開(kāi)始向關(guān)閉方向運(yùn)動(dòng)，防止介質(zhì)倒流而損壞管道系統(tǒng)的動(dòng)力裝置。接著，離心泵處于不能為介質(zhì)增加能量的制動(dòng)工況，
【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】：2017
【分類號(hào)】：TH134

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本文編號(hào)：2580892