本文關(guān)鍵詞：安全閥泄放過(guò)程CFD數(shù)值模擬與排量計(jì)算分析

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【摘要】：安全閥作為各類(lèi)承壓設(shè)備重要的安全附件,良好的動(dòng)態(tài)特性和準(zhǔn)確的選型是其發(fā)揮保護(hù)作用的前提,而排量計(jì)算的精確性對(duì)安全閥的選型至關(guān)重要。現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)均對(duì)安全閥單相流的排量計(jì)算進(jìn)行了明確規(guī)定,但由于排量系數(shù)選取的不同導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果存在較大差異,而法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的可壓縮氣體在亞臨界排放下的排量公式不能準(zhǔn)確計(jì)算帶排放管道的安全閥排量值。另外,國(guó)內(nèi)相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)均未提供氣液兩相流和閃蒸液體的排量計(jì)算方法和公式,而國(guó)外相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)中提供的安全閥兩相流排量計(jì)算方法的精確性也有待驗(yàn)證。針對(duì)以上問(wèn)題,本文采用CFD數(shù)值模擬結(jié)合理論計(jì)算的方法開(kāi)展相關(guān)內(nèi)容的研究,具體工作及結(jié)論如下:1.利用FLUENT軟件對(duì)安全閥以理想氣體為介質(zhì)在亞臨界和臨界排放下的泄放過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。瞬態(tài)流場(chǎng)分析表明,介質(zhì)流經(jīng)密封面及反沖盤(pán)與閥座之間的流道區(qū)域時(shí)均會(huì)出現(xiàn)節(jié)流效應(yīng),并形成一股尾部隨著開(kāi)高增大逐漸上翹的強(qiáng)力射流,而在閥腔左側(cè)流域的射流兩側(cè)均出現(xiàn)了二次流漩渦;由于受安全閥開(kāi)高的影響,臨界排放下的臨界截面可能不在喉部,而是位于密封面及反沖盤(pán)與閥座之間的流道區(qū)域。2.對(duì)比理想氣體的瞬態(tài)模擬排量值和一些國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的排量值發(fā)現(xiàn),排量系數(shù)的選取對(duì)排量計(jì)算結(jié)果的影響很大,閥的結(jié)構(gòu)尺寸、排放工況等均會(huì)影響排量系數(shù)的大小,JB標(biāo)準(zhǔn)安全閥銘牌上標(biāo)定的額定排量系數(shù)不一定適用于實(shí)際的排放工況;由于排量系數(shù)選取的不同,API STD 520-2008計(jì)算的排量值均比國(guó)標(biāo)計(jì)算的排量值大很多。3.結(jié)合輸氣管道等溫流動(dòng)壓降計(jì)算公式和GB 150-2011排量計(jì)算公式,提出了基于背壓修正的安全閥排量精確計(jì)算方法,并利用FLUENT數(shù)值模擬驗(yàn)證了計(jì)算結(jié)果的精確性。結(jié)果表明,兩者計(jì)算結(jié)果的相對(duì)誤差百分比均在±0.5%以?xún)?nèi),基于背壓修正的安全閥排量精確計(jì)算方法能較準(zhǔn)確地計(jì)算帶排放管道的安全閥背壓和排量值。4.對(duì)安全閥空氣-水兩相流泄放過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,瞬態(tài)流場(chǎng)分析表明,混合物流經(jīng)密封面及反沖盤(pán)與閥座之間的流道區(qū)域時(shí),靜壓突降,流速和空氣的體積分率急劇增大。API STD 520-2008提供的ω兩點(diǎn)參數(shù)法計(jì)算的排量值比瞬態(tài)模擬排量值大很多。同時(shí)研究了空氣-水以不同體積比泄放時(shí)ω兩點(diǎn)參數(shù)法排量計(jì)算的精確性,結(jié)果表明,空氣-水的組成越接近單相狀態(tài),ω兩點(diǎn)參數(shù)法計(jì)算的結(jié)果越準(zhǔn)確。
【關(guān)鍵詞】：安全閥 排量 數(shù)值模擬 選型 兩相流
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TH134
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 引言11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-21
• 1.2.1 試驗(yàn)研究13-16
• 1.2.2 CFD數(shù)值模擬研究16-19
• 1.2.3 安全閥兩相流排量計(jì)算方法研究19-21
• 1.3 本文的研究目的和內(nèi)容21-23
• 第2章 安全閥泄放過(guò)程仿真模型的建立23-33
• 2.1 ANSYS FLUENT介紹23
• 2.2 守恒型動(dòng)網(wǎng)格流場(chǎng)計(jì)算方程23-24
• 2.3 模型的建立與網(wǎng)格的劃分24-28
• 2.3.1 模型的建立24-26
• 2.3.2 網(wǎng)格的劃分26-28
• 2.4 FLUENT求解設(shè)置28-32
• 2.4.1 UDF定義閥瓣和反沖盤(pán)的運(yùn)動(dòng)28-29
• 2.4.2 動(dòng)網(wǎng)格模型的確定29
• 2.4.3 湍流模型的選擇29-30
• 2.4.4 邊界條件和初始條件的確定30-31
• 2.4.5 求解控制31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第3章 安全閥單相流泄放與排量計(jì)算分析33-55
• 3.1 亞臨界排放流場(chǎng)分析33-39
• 3.1.1 壓力場(chǎng)變化33-34
• 3.1.2 速度場(chǎng)變化34-36
• 3.1.3 速度場(chǎng)矢量變化36-37
• 3.1.4 溫度場(chǎng)變化37-38
• 3.1.5 開(kāi)啟過(guò)程動(dòng)力學(xué)參數(shù)分析38-39
• 3.2 臨界排放流場(chǎng)分析39-46
• 3.2.1 壓力場(chǎng)變化39-40
• 3.2.2 速度場(chǎng)變化40-42
• 3.2.3 速度場(chǎng)矢量變化42-43
• 3.2.4 超音速流域變化43-44
• 3.2.5 溫度場(chǎng)變化44-45
• 3.2.6 開(kāi)啟過(guò)程動(dòng)力學(xué)參數(shù)分析45-46
• 3.3 安全閥單相流泄放排量計(jì)算分析46-53
• 3.4 本章小結(jié)53-55
• 第4章 基于背壓修正的安全閥排量精確計(jì)算方法55-67
• 4.1 基于背壓修正的安全閥排量精確計(jì)算方法55-59
• 4.1.1 亞臨界排放下GB 150-2011排量計(jì)算公式55-56
• 4.1.2 輸氣管道等溫流動(dòng)壓降計(jì)算公式56-57
• 4.1.3 基于背壓修正的安全閥排量精確計(jì)算流程57-59
• 4.2 安全閥排量系數(shù)計(jì)算公式59-61
• 4.3 帶排放管道的安全閥穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬61-64
• 4.4 帶排放管道的安全閥背壓和排量計(jì)算分析64-66
• 4.5 本章小結(jié)66-67
• 第5章 安全閥兩相流泄放與排量計(jì)算分析67-89
• 5.1 多相流模型的選擇67-69
• 5.2 混合模型方程69-71
• 5.2.1 連續(xù)性方程69
• 5.2.2 動(dòng)量方程69-70
• 5.2.3 能量方程70
• 5.2.4 相對(duì)(滑移)速度和漂移速度70-71
• 5.3 兩相流泄放流場(chǎng)分析71-79
• 5.3.1 壓力場(chǎng)變化71-72
• 5.3.2 速度場(chǎng)變化72-74
• 5.3.3 速度場(chǎng)矢量變化74-75
• 5.3.4 對(duì)稱(chēng)面空氣體積分率變化75-76
• 5.3.5 喉部面空氣體積分率變化76-77
• 5.3.6 開(kāi)啟過(guò)程動(dòng)力學(xué)參數(shù)分析77-79
• 5.4 ω 兩點(diǎn)參數(shù)法排量計(jì)算方法79-82
• 5.5 安全閥兩相流泄放排量計(jì)算分析82-88
• 5.5.1 FLUENT后處理排量分析82
• 5.5.2 ω 兩點(diǎn)參數(shù)法排量計(jì)算82-84
• 5.5.3 均相直接積分法排量計(jì)算84-85
• 5.5.4 兩相流排量計(jì)算分析85-88
• 5.6 本章小結(jié)88-89
• 第6章 結(jié)論與展望89-91
• 6.1 結(jié)論89-90
• 6.2 展望90-91
• 附錄91-93
• 參考文獻(xiàn)93-97
• 致謝97-98
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目和成果98

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1 吳偉平;姜樹(shù)李;曹曉輝;徐剛;溫杰;;基于CFD數(shù)值模擬的內(nèi)燃機(jī)水泵性能預(yù)測(cè)[J];小型內(nèi)燃機(jī)與摩托車(chē);2012年01期

2 喜超;武美萍;;CFD數(shù)值模擬在風(fēng)機(jī)葉片設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程;2013年12期

3 翟俊霞,涂善東;復(fù)雜管狀構(gòu)件中流體的CFD數(shù)值模擬[J];化工時(shí)刊;2005年09期

4 秦勉;于濤;劉紫靜;謝金森;;改進(jìn)型快譜超臨界水冷堆子通道CFD數(shù)值模擬[J];南華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年02期

5 劉鑰;陳政清;張志田;;箱梁斷面靜風(fēng)力系數(shù)的CFD數(shù)值模擬[J];振動(dòng)與沖擊;2010年01期

6 譚志洪;高洋洋;劉麗冰;王作杰;;大型過(guò)程裝備CFD數(shù)值模擬及分析[J];水泥;2012年01期

7 華敏,張慶文,洪厚勝;噴射泵CFD數(shù)值模擬的研究進(jìn)展[J];化工時(shí)刊;2005年10期

8 朱懿淵;沈昱明;姚征;;V錐流量計(jì)的CFD數(shù)值模擬與分析[J];計(jì)量學(xué)報(bào);2008年05期

9 崔洪江;寧寶煥;劉俊杰;李明海;;機(jī)車(chē)散熱器空氣側(cè)CFD數(shù)值模擬與仿真研究[J];內(nèi)燃機(jī)車(chē);2011年08期

10 劉永豐;明平劍;張文平;孫華文;;內(nèi)燃機(jī)三維CFD數(shù)值模擬程序開(kāi)發(fā)[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2013年10期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 胡衛(wèi)法;樓文娟;張敏;;雙幕墻平均風(fēng)荷載的CFD數(shù)值模擬研究[A];第十三屆全國(guó)結(jié)構(gòu)風(fēng)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2007年

2 張強(qiáng);李國(guó)威;田瑩;;水煤漿離心泵的CFD數(shù)值模擬[A];第五屆全國(guó)流體傳動(dòng)與控制學(xué)術(shù)會(huì)議暨2008年中國(guó)航空學(xué)會(huì)液壓與氣動(dòng)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

3 解標(biāo);施項(xiàng);張艷;陳培根;劉甫友;;電除塵器氣流分布及煙道氣量分配CFD數(shù)值模擬研究[A];第十二屆中國(guó)電除塵學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

4 潘振;陳保東;晏永飛;商麗艷;;V形錐流量計(jì)內(nèi)部流場(chǎng)的CFD數(shù)值模擬[A];第七屆全國(guó)信息獲取與處理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

5 楊帆;陳霞萍;陳昌運(yùn);;前置定子節(jié)能效果數(shù)值模擬[A];第十三屆全國(guó)水動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議暨第二十六屆全國(guó)水動(dòng)力學(xué)研討會(huì)論文集——F船舶與海洋工程流體力學(xué)[C];2014年

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1 顏勤偉;安全閥泄放過(guò)程CFD數(shù)值模擬與排量計(jì)算分析[D];浙江工業(yè)大學(xué);2015年

2 馬芳芳;全玻璃真空太陽(yáng)集熱管的實(shí)驗(yàn)研究與CFD數(shù)值模擬[D];云南師范大學(xué);2013年

3 朱行行;橋梁顫振特性及氣動(dòng)穩(wěn)定性CFD數(shù)值模擬研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

4 王翠;迷宮螺旋泵水煤漿輸送的CFD數(shù)值模擬及其內(nèi)部磨損的初步探討[D];北京化工大學(xué);2011年

5 張強(qiáng);機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣擴(kuò)散流動(dòng)CFD數(shù)值模擬[D];南京理工大學(xué);2007年

6 李本卿;強(qiáng)制通風(fēng)條件下Venlo型溫室內(nèi)氣流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的CFD數(shù)值模擬研究[D];江蘇大學(xué);2009年

7 孫輝;反射爐燃油霧化燃燒CFD數(shù)值模擬研究[D];昆明理工大學(xué);2010年

8 劉照東;噴管流場(chǎng)水力空化的CFD數(shù)值模擬[D];東北石油大學(xué);2011年

9 付康維;槽式聚光鏡風(fēng)效應(yīng)的CFD數(shù)值模擬[D];湖南大學(xué);2014年

10 沈棟平;發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水泵CFD數(shù)值模擬研究[D];吉林大學(xué);2014年

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