本文關(guān)鍵詞：調(diào)節(jié)閥流量特性及動(dòng)態(tài)性能研究

  更多相關(guān)文章： 調(diào)節(jié)閥 流量特性 套筒 CFD 動(dòng)網(wǎng)格 動(dòng)態(tài)特性

【摘要】：調(diào)節(jié)閥又稱控制閥,是工藝管路中的最終控制元件,在各個(gè)行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。隨著市場的快速發(fā)展,調(diào)節(jié)閥的需求量在不斷的增加,同時(shí)對(duì)調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品的要求也越來越高。而現(xiàn)有的調(diào)節(jié)閥在應(yīng)用過程中存在著諸多問題,如泄漏大、易堵卡、流量系數(shù)小、調(diào)節(jié)范圍小、振動(dòng),嘯叫等等。這對(duì)調(diào)節(jié)閥的發(fā)展是一個(gè)很大的制約。本論文就是從調(diào)節(jié)閥的整體結(jié)構(gòu)出發(fā),分析調(diào)節(jié)閥的內(nèi)流特性,找到影響調(diào)節(jié)閥動(dòng)態(tài)特性的關(guān)鍵因素,這對(duì)調(diào)節(jié)閥的發(fā)展有著重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。本文所做的主要工作有： (1)通過介紹調(diào)節(jié)閥的發(fā)展歷史以及國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,分析出我國調(diào)節(jié)閥存在的問題,進(jìn)而確立本課題研究的主要內(nèi)容、技術(shù)路線及創(chuàng)新之處。 (2)介紹調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)原理,通過對(duì)流體力學(xué)中伯努利方程分析可知,調(diào)節(jié)閥在實(shí)際工況中相當(dāng)于一個(gè)局部阻力可變的節(jié)流元件。文中簡化并推導(dǎo)出調(diào)節(jié)閥流量方程,并根據(jù)其固有流量特性(快開、線性、等百分比、拋物線)的分類,推導(dǎo)不同流量特性下的閥口過流面積與流量之間的關(guān)系式。 (3)通過三維建模軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的套筒式調(diào)節(jié)閥內(nèi)部流場進(jìn)行建模,并通過CFD仿真軟件FLUENT對(duì)套筒式調(diào)節(jié)閥的內(nèi)部流場進(jìn)行數(shù)值模擬。通過仿真結(jié)果與理論計(jì)算值對(duì)比,分析調(diào)節(jié)閥的流量特性。 在理想狀態(tài)下計(jì)算的可視化結(jié)果中,當(dāng)調(diào)節(jié)閥的閥口處于全開狀態(tài)時(shí),閥口過流面積大,閥芯前后的壓力損失比較小,進(jìn)出口之間的壓力變換比較平緩,相對(duì)流速較��；當(dāng)閥口過流面積減小時(shí),流阻增大,閥芯前后的壓力損失也相應(yīng)增大,閥口處的流速增加,流場中渦流和空穴現(xiàn)象出現(xiàn)的幾率明顯增多。 (4)套筒式調(diào)節(jié)閥在動(dòng)作過程中,由于介質(zhì)是直接作用在閥芯上的,這樣就會(huì)使得閥芯承載的不平衡力明顯增加。當(dāng)閥芯設(shè)計(jì)中采用平衡孔后,介質(zhì)通過平衡孔進(jìn)入閥芯背面,即閥芯上下兩個(gè)容積腔溝通,閥芯所受的不平衡力明顯減小。為研究調(diào)節(jié)閥的動(dòng)態(tài)特性,本論文首先通過理論分析,將帶平衡孔的套筒式調(diào)節(jié)閥模型進(jìn)行簡化,建立數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)出調(diào)節(jié)閥在工作點(diǎn)附近的動(dòng)態(tài)特性；其次,通過Fluent動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)進(jìn)行仿真研究,模擬調(diào)節(jié)閥在開啟、關(guān)閉過程中的動(dòng)態(tài)性能,得到閥口開度與閥芯受力變化曲線圖；最后,通過調(diào)節(jié)閥流量實(shí)驗(yàn)臺(tái)與動(dòng)態(tài)性能測試儀的結(jié)合使用,得到調(diào)節(jié)閥開啟、關(guān)閉過程中動(dòng)態(tài)性能曲線。將理論計(jì)算、仿真結(jié)果、試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,分析調(diào)節(jié)閥開啟過程中振動(dòng)的原因,并提出了降低噪音、振動(dòng)的解決辦法。
【關(guān)鍵詞】：調(diào)節(jié)閥 流量特性 套筒 CFD 動(dòng)網(wǎng)格 動(dòng)態(tài)特性
【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】：2013
【分類號(hào)】：TH134
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 插圖索引11-13
• 附表索引13-14
• 第1章 緒論14-22
• 1.1 調(diào)節(jié)閥概述14-15
• 1.2 調(diào)節(jié)閥研究現(xiàn)狀及發(fā)展15-18
• 1.2.1 調(diào)節(jié)閥的發(fā)展歷史15
• 1.2.2 國內(nèi)調(diào)節(jié)閥發(fā)展及研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.3 國外調(diào)節(jié)閥研究現(xiàn)狀17
• 1.2.4 調(diào)節(jié)閥的發(fā)展趨勢17-18
• 1.3 課題研究背景及意義18-19
• 1.3.1 課題研究的背景18-19
• 1.3.2 課題研究的意義19
• 1.4 課題研究的主要內(nèi)容19-21
• 1.4.1 課題主要內(nèi)容及技術(shù)路線19-21
• 1.4.2 課題研究的主要思路和方法21
• 1.5 本章小結(jié)21-22
• 第2章 計(jì)算流體力學(xué)基礎(chǔ)及動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)22-31
• 2.1 計(jì)算流體力學(xué)概述22-25
• 2.1.1 計(jì)算流體力學(xué)定義22
• 2.1.2 CFD求解過程22-25
• 2.2 計(jì)算流體力學(xué)基本控制方程25-26
• 2.2.1 質(zhì)量守恒方程25
• 2.2.2 動(dòng)量守恒方程25-26
• 2.2.3 伯努利方程26
• 2.3 湍流模型基礎(chǔ)26-28
• 2.3.1 Spalan-Allnlaras模型應(yīng)用范圍27
• 2.3.2 κ-ε模型27-28
• 2.3.3 κ-ω模型28
• 2.3.4 雷諾應(yīng)力模型28
• 2.3.5 LES大渦模擬模型28
• 2.4 動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)28-30
• 2.4.1 動(dòng)網(wǎng)格介紹29
• 2.4.2 動(dòng)網(wǎng)格更新方法29-30
• 2.5 小結(jié)30-31
• 第3章 調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)原理及流量特性31-43
• 3.1 調(diào)節(jié)閥的工作原理31-32
• 3.2 調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)類型32
• 3.2.1 按用途和作用分類32
• 3.2.2 按驅(qū)動(dòng)方式分類32
• 3.2.3 按行程特點(diǎn)分類32
• 3.3 調(diào)節(jié)閥流量方程32-36
• 3.4 調(diào)節(jié)閥流量特性分析36-39
• 3.4.1 調(diào)節(jié)閥可調(diào)比36-37
• 3.4.2 調(diào)節(jié)閥固有流量特性37-39
• 3.4.3 調(diào)節(jié)閥工作流量特性39
• 3.5 套筒式調(diào)節(jié)閥計(jì)算與分析39-42
• 3.5.1 套筒式調(diào)節(jié)閥39-41
• 3.5.2 等百分比型套筒閥口計(jì)算41-42
• 3.6 小結(jié)42-43
• 第4章 調(diào)節(jié)閥穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬43-52
• 4.1 調(diào)節(jié)閥流道模型的建立43
• 4.2 網(wǎng)格劃分43-44
• 4.3 求解器相關(guān)設(shè)置44-45
• 4.4 調(diào)節(jié)閥內(nèi)部流場可視化分析45-49
• 4.4.1 對(duì)稱面壓力云圖分析46-47
• 4.4.2 對(duì)稱面速度云圖分析47-48
• 4.4.3 對(duì)稱面速度云圖、壓力云圖綜合分析48-49
• 4.4.4 對(duì)稱面速度矢量圖分析49
• 4.5 穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬與理論計(jì)算值對(duì)比分析49-50
• 4.6 小結(jié)50-52
• 第5章 調(diào)節(jié)閥動(dòng)態(tài)特性分析52-67
• 5.1 調(diào)節(jié)閥動(dòng)態(tài)特性分析方法52-55
• 5.2 動(dòng)網(wǎng)格相關(guān)設(shè)置55-57
• 5.2.1 動(dòng)網(wǎng)格參數(shù)設(shè)置56
• 5.2.2 動(dòng)網(wǎng)格運(yùn)動(dòng)方式的定義56-57
• 5.3 閥芯受力動(dòng)態(tài)分析57-59
• 5.3.1 開啟過程閥芯受力分析58
• 5.3.2 關(guān)閉過程閥芯受力分析58-59
• 5.4 調(diào)節(jié)閥動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)59-65
• 5.4.1 步進(jìn)精度結(jié)果分析60-62
• 5.4.2 執(zhí)行器性能分析62-63
• 5.4.3 變送器性能分析63-64
• 5.4.4 閥芯位置與氣動(dòng)信號(hào)特性分析64-65
• 5.5 仿真結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)綜合分析65-66
• 5.6 小結(jié)66-67
• 結(jié)論67-68
• 展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-72
• 致謝72-73
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄73

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 史振和;國際閥門市場的激烈競爭及對(duì)策[J];閥門;1999年03期

2 黃明亞;我國閥門行業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J];閥門;2002年01期

3 顧成果;;套筒調(diào)節(jié)閥套筒結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析[J];閥門;2010年04期

4 冀宏;王東升;丁大力;譚正生;劉小平;;非全周開口滑閥閥口面積的計(jì)算方法[J];蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào);2008年03期

5 張偉政;俞樹榮;張希恒;余建平;;調(diào)節(jié)閥內(nèi)部流場的數(shù)值模擬與試驗(yàn)分析[J];蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào);2008年03期

6 何世權(quán);李斌;鄭軍;林建;翟鵬程;;角式調(diào)節(jié)閥流向?qū)α髁刻匦缘挠绊懠胺治鯷J];甘肅科學(xué)學(xué)報(bào);2009年03期

7 屠珊;;微傳感器在調(diào)節(jié)閥穩(wěn)定性試驗(yàn)中的應(yīng)用研究[J];工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置;2006年01期

8 石娟;姚征;馬明軒;;調(diào)節(jié)閥內(nèi)三維流動(dòng)與啟閉過程的數(shù)值模擬及分析[J];上海理工大學(xué)學(xué)報(bào);2005年06期

9 梁雪萍;調(diào)節(jié)閥故障原因及處理方法[J];化工自動(dòng)化及儀表;2000年05期

10 王海群;羅雄麟;李重武;;變參數(shù)控制在調(diào)節(jié)閥流量特性畸變系統(tǒng)中的工程應(yīng)用[J];化工自動(dòng)化及儀表;2008年04期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 李翠翠;液力偶合器的CAD及其動(dòng)態(tài)特性的理論研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

2 章威軍;線性特性調(diào)節(jié)蝶閥的研究[D];浙江大學(xué);2007年

3 姚曉春;V形調(diào)節(jié)球閥的數(shù)值模擬及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D];蘭州理工大學(xué);2009年

4 張雙德;直通單座調(diào)節(jié)閥閥芯形面優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];蘭州理工大學(xué);2010年

5 鄭海;汽輪機(jī)高壓旁路閥調(diào)節(jié)特性的研究以及噪音分析[D];蘭州理工大學(xué);2012年

6 王志堅(jiān);煤液化重大裝備調(diào)節(jié)閥的研制與應(yīng)用[D];上海交通大學(xué);2009年

，

本文編號(hào)：635483