基于Fluent軟件的大口徑蝶閥流場(chǎng)研究.pdf

1、蝶閥作為大型管道系統(tǒng)廣泛使用的一種控制設(shè)備，它的控制可靠性、安全性、制造和運(yùn)行成本、高壽命對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有重要意義。傳統(tǒng)的蝶閥設(shè)計(jì)方法主要依據(jù)半經(jīng)驗(yàn)公式與工程設(shè)計(jì)手冊(cè)、圖表等，其中的各種經(jīng)驗(yàn)常數(shù)、修正系數(shù)都是通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)獲取的，這往往需要大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不僅投入高、周期長(zhǎng)，而且加大了設(shè)計(jì)制造成本。本文旨在應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)方法為蝶閥設(shè)計(jì)提供一種新的途徑，通過(guò)數(shù)值模擬不但可以獲得產(chǎn)品設(shè)計(jì)所需的流動(dòng)特性參數(shù)，而且還可以掌握流場(chǎng)內(nèi)部的詳細(xì)情況，

2、如壓強(qiáng)分布、流速分布、流動(dòng)分離狀態(tài)、空化現(xiàn)象發(fā)生部位以及非穩(wěn)態(tài)過(guò)程中各參數(shù)的變化，同時(shí)使得應(yīng)用數(shù)值模擬的方法進(jìn)行蝶閥流阻系數(shù)計(jì)算和動(dòng)水力矩計(jì)算成為可能，從而有效的指導(dǎo)蝶閥的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　論文的主要內(nèi)容包括:
　　(1)簡(jiǎn)述了閥門研究的現(xiàn)狀與發(fā)展，蝶閥的發(fā)展概況、應(yīng)用領(lǐng)域及其重要意義，介紹了蝶閥的基本特性，指出了當(dāng)前蝶閥的主要設(shè)計(jì)方法和存在的主要問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)出了本課題的研究背景、研究意義和研究方法，同時(shí)闡述了數(shù)值模擬相關(guān)理論

3、。
　　(2)對(duì)蝶閥流動(dòng)特性進(jìn)行三維數(shù)值模擬與分析，計(jì)算蝶閥的流量系數(shù)和水力轉(zhuǎn)矩系數(shù)，通過(guò)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，驗(yàn)證所建計(jì)算模型進(jìn)行蝶閥流場(chǎng)數(shù)值模擬計(jì)算的適用性;分析蝶閥在多個(gè)開(kāi)度下的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，對(duì)各個(gè)開(kāi)度下的壓強(qiáng)、流速和流線進(jìn)行分析。
　　(3)對(duì)蝶閥在特定工作環(huán)境下進(jìn)行數(shù)值模擬與分析，計(jì)算蝶閥在多個(gè)開(kāi)度下的流阻系數(shù);計(jì)算蝶閥在多個(gè)開(kāi)度下的動(dòng)水力矩，并與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較分析，得出最大動(dòng)水力矩時(shí)蝶閥的開(kāi)度范圍;比較常流量下

4、和變流量下的蝶閥空化系數(shù)，分析容易產(chǎn)生空化的原因，提出了避免空化的觀點(diǎn)。
　　(4)對(duì)蝶閥空化現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)值模擬與分析，結(jié)合工程實(shí)際，研究不同入口壓強(qiáng)和不同管道結(jié)構(gòu)對(duì)蝶閥空化流場(chǎng)的影響，進(jìn)而提出幾種減小空化的具體方法。
　　(5)對(duì)蝶閥流動(dòng)特性進(jìn)行非穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬與分析，獲得蝶閥在不同啟閉時(shí)間內(nèi)的流量變化情況和閥盤所受阻力系數(shù)、升力系數(shù)、動(dòng)水力矩系數(shù)的變化情況，同時(shí)分析蝶閥內(nèi)部流場(chǎng)分布狀態(tài)，分析空化現(xiàn)象，得出對(duì)工程設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理