本文關(guān)鍵詞：彈簧全啟式安全閥排量的數(shù)值模擬與實驗研究

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【摘要】：安全閥是鍋爐、壓力容器和壓力管道等必要的安全附件。但安全閥在工作過程中會出現(xiàn)各種各樣的故障,如整定壓力發(fā)生偏差,密封面不平整,彈簧剛度過硬或軟化,閥桿不對中等,從而引起嚴重的后果。即使超壓時安全閥正常動作,如果排量不足以泄壓,或者超過壓力和啟閉壓差不能保持平衡,都會帶來嚴重的后果。因此對安全閥性能評估技術(shù)的研究就顯得尤為重要。本文采用數(shù)值模擬方法研究了安全閥開啟過程性能評估技術(shù),并用安全閥固定開高試驗和瞬態(tài)開啟過程試驗數(shù)據(jù)進行了驗證,主要內(nèi)容如下:(1)采用Pro/E三維流域建模、結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格、CEL動網(wǎng)格等對安全閥動態(tài)開啟過程和固定開高進行CFX數(shù)值仿真,并通過試驗實測數(shù)據(jù)驗證了模擬的正確性。(2)首次就兩種模擬方法進行了定性和定量的對比分析,發(fā)現(xiàn)在穩(wěn)定排放階段兩者的差別較小,但在開啟階段兩者的性能參數(shù)相對偏差較大;(3)首次采用定性和定量的分析方法重點對安全閥超音速臨界流動進行了詳細的分析,發(fā)現(xiàn)安全閥臨界流動隨著穩(wěn)定開高的增加呈現(xiàn)一定的規(guī)律性變化,而這種變化基本上不受工況和安全閥規(guī)格的影響。在此基礎(chǔ)上對喉部和簾面的排量進行了定量的計算和分析,并結(jié)合實際排量得到了不同開高下的排量計算方法;(4)研究了排量與開啟高度的關(guān)系。得到了不同工況和不同規(guī)格的安全閥排量與不同穩(wěn)定開高的擬合關(guān)系式,以及某一規(guī)格不同工況的安全閥在不同穩(wěn)定開高下排量與開啟階段高度的擬合關(guān)系式,實現(xiàn)了通過開啟高度來評估排量的方法;(5)首次通過限位裝置進行同一工況不同開高下的安全閥全開啟排放試驗,采用位移、閥芯、升力和壓力傳感器等檢測元件對安全閥開啟排放過程的位移、壓力、升力等參數(shù)進行了測試,與相應(yīng)的模擬結(jié)果進行對比,發(fā)現(xiàn)試驗值與模擬結(jié)果非常吻合,驗證了模擬的準確性。試驗測得不同穩(wěn)定開高的排量驗證了擬合公式計算的排量具有很高的精度,初步實現(xiàn)了對安全閥排放性能的快速評估,具有實際的應(yīng)用價值。
【關(guān)鍵詞】：安全閥 數(shù)值模擬 臨界流動 排量評估 試驗研究
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH134
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 課題背景11-12
• 1.2 安全閥概述12-13
• 1.2.1 安全閥結(jié)構(gòu)及工作原理12-13
• 1.2.2 安全閥性能要求13
• 1.3 國內(nèi)外研究文獻概述13-20
• 1.3.1 安全閥試驗研究14-17
• 1.3.2 安全閥流場模擬17-20
• 1.4 本文的研究內(nèi)容及研究方法20
• 本章小結(jié)20-21
• 第二章 安全閥穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)開啟過程數(shù)值分析21-28
• 2.1 CFD原理21
• 2.2 Pro/E建模及ANSYS ICEM CFD網(wǎng)格劃分21-23
• 2.3 CFX-Pre定義23-25
• 2.3.1 邊界條件的確定23-24
• 2.3.2 初始值設(shè)定24
• 2.3.3 CEL語言24-25
• 2.4 求解器控制25-26
• 2.5 模擬可靠行分析26-27
• 本章小結(jié)27-28
• 第三章 穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)模擬結(jié)果對比分析28-38
• 3.1 模擬結(jié)果的定性云圖對比分析28-30
• 3.1.1 密度場28-29
• 3.1.2 速度場29-30
• 3.1.3 壓力場30
• 3.2 模擬結(jié)果的路徑對比分析30-35
• 3.2.1 簾面不同路徑上流場參數(shù)對比分析31-33
• 3.2.2 傳統(tǒng)喉部不同路徑上流場參數(shù)對比分析33-35
• 3.3 模擬結(jié)果的定量對比分析35-37
• 本章小結(jié)37-38
• 第四章 臨界流動及排量計算方法研究38-56
• 4.1 不同規(guī)格安全閥超音速流動分析38-43
• 4.1.1 某穩(wěn)定開高下超音速變化規(guī)律初探39-40
• 4.1.2 不同工況安全閥不同穩(wěn)定開高的超音速變化規(guī)律分析40-41
• 4.1.3 不同規(guī)格安全閥不同穩(wěn)定開高超音速變化規(guī)律分析41-43
• 4.2 穩(wěn)排階段其他流場參數(shù)分析43-44
• 4.3 傳統(tǒng)喉部流動狀態(tài)分析44-49
• 4.3.1 喉部流動變化情況分析44-46
• 4.3.2 喉部不同位置排量變化情況分析46-49
• 4.4 安全閥簾面出口處流動狀態(tài)分析49-52
• 4.4.1 簾面出口處有效排放面積計算50-51
• 4.4.2 簾面出口處排量變化分析51-52
• 4.5 排量計算方法評估52-55
• 本章小結(jié)55-56
• 第五章 安全閥排量評估技術(shù)研究56-65
• 5.1 不同穩(wěn)定開高下排量評估方法研究56-61
• 5.1.1 整定壓力對不同穩(wěn)定開高下排量的影響分析56-58
• 5.1.2 超壓對不同穩(wěn)定開高下排量的影響分析58-59
• 5.1.3 安全閥規(guī)格對不同穩(wěn)定開高下排量的影響分析59-61
• 5.2 某一穩(wěn)定開高下排量評估方法研究61-64
• 本章小結(jié)64-65
• 第六章安全閥超壓全開啟試驗65-79
• 6.1 引言65-67
• 6.1.1 試驗?zāi)康?/span>65
• 6.1.2 試驗內(nèi)容65-66
• 6.1.3 試驗裝置介紹66-67
• 6.2 液壓標定試驗67-71
• 6.2.1 上下閥芯傳感器和升力傳感標定67-68
• 6.2.2 位移傳感器的標定試驗及評估68-70
• 6.2.3 壓力傳感器標定70-71
• 6.3 氣體全開啟試驗71-72
• 6.3.1 試驗平臺搭建71-72
• 6.3.2 試驗步驟72
• 6.4 數(shù)據(jù)處理分析72-74
• 6.4.1 位移傳感器數(shù)據(jù)72-73
• 6.4.2 閥芯傳感器數(shù)據(jù)73
• 6.4.3 檢測法蘭數(shù)據(jù)73
• 6.4.4 升力傳感器數(shù)據(jù)73-74
• 6.5 實驗對比驗證74-78
• 6.5.1 穩(wěn)態(tài)模擬與固定開高試驗的對比74
• 6.5.2 瞬態(tài)模擬與動態(tài)開啟試驗的對比74-78
• 本章小結(jié)78-79
• 結(jié)論與展望79-81
• 結(jié)論79-80
• 展望80-81
• 參考文獻81-85
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果85-86
• 致謝86-87
• 附件87

【參考文獻】

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本文編號：680081