高排逆止阀内部流场分析

摘要

我国是一个大量依靠火力发电的国家，煤炭的燃烧会产生大量的二氧化碳等有害物质，会造成环境污染的不良后果。超（超）临界火电技术的出现很大程度上提高了火电转化效率，而高排逆止阀是超（超）临界火电机的机组的重要组成部件之一，对其关键技术的研究有利于更好提高高排逆止阀的性能，这对增加我国电力供给能力具有极大的研究意义。
　　高排逆止阀的主要阀体是旋启式止回阀，阀门的开启关闭状态是由介质的流动决定的，高排逆止阀的主要作用是阻止阀体内的流体介质发生倒流现象。在紧急情况下，阀瓣需要在0.5s内关闭，避免介质倒流对阀门等设备造成损伤。此外，阀门在小流量工况下阀瓣开度比较小时会发生震颤的现象。基于以上情况，论文首先分析比较了高排逆止阀在常温和高温两个状态下的流场特性，在此基础上完成了在该流场特性下阀门的应力分析。
　　首先，应用SolidWorks软件根据高排逆止阀的尺寸建立三维物理模型，再利用网格划分软件 GAMBIT对阀门利用四面体结构进行网格划分。其次，在高温状态和常温状态两种工况下，采用FLUENT软件中可实现的k-?湍流模型进行内部流场模拟，得出高排逆止阀在阀瓣不同开度下所受到的压力分布和阀门内部的速度矢量图以及漩涡强度图，从中得出阀门的压力损失与阀门开度大小的关系，常温和高温两个状态下的压力场、漩涡强度以及速度矢量场分布特点。之后，将之前分析得到的流场分析结果加载到ANSYS有限元模型上，从得出的结果可以看出，阀门在开度较小时受到的力最大。最后,根据阀门的结构、材料特性进行强度校核，验证阀门的安全性。
　　针对阀门在小流量工况下出现的问题，提出了一些优化建议，并通过计算的方式设计出阀门能达到快速关闭的气缸的参数。

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第1章 绪 论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 国内外研究现状综述

1.3 本文主要研究内容

1.4 小结

第2章 高排逆止阀的设计计算以及相关软件介绍

2.1 高排逆止阀的设计计算

2.2 CFD软件介绍

2.3 ANSYS workbench介绍

2.4 小结

第3章 计算流体动力学的基本理论

3.1 流体动力学的控制方程

3.2 湍流模型基础

3.3 SIMPLEC算法

3.4 流固耦合基本原理

3.5 小结

第4章 高排逆止阀内部流场分析

4.1 几何模型的建立与网格划分

4.2 高排逆止阀的内部流场分析

4.3小结

第5章 高排逆止阀的应力分析

5.1高排逆止阀的几何模型的建立

5.2高排逆止阀的流固耦合

5.3.强度校核结论

5.4.小结

第6章 高排逆止阀的设计研究

6.1.高排逆止阀的技术难点

6.2技术难点的解决方案

6.3气动原理

6.4小结

总结与展望

参考文献

致谢