三偏心蝶阀流量特性及动水力矩计算和分析

摘要

三偏心金属硬密封蝶阀比中线蝶阀、单偏心蝶阀和双偏心蝶阀更耐高温、启闭力矩更小、寿命更长、密封性能更高，因此越来越受到使用者的欢迎。随着社会和工业的不断发展，对阀门性能的要求日益增加，对阀门使用工况的要求也越来越严苛。因此，需要提高阀门的各项性能才能适应现在工业和社会的发展。清楚的掌握三偏心蝶阀前后流体的流动特性以及三偏心蝶阀动水力矩随开度和压差的变化规律，对提高阀门设计质量、提高运行安全性、稳定性以及更合理的选择阀门执行机构有一定的参考意义。
　　为了研究三偏心蝶阀的流量特性以及动水力矩的变化规律，本论文以DN200的三偏心蝶阀为研究对象，采用了计算流体动力学方法并且使用了CFD辅助计算软件，对其内部流场进行了建模和数值计算，获得了三偏心蝶阀可视化的流场、流量特性以及动水力矩的变化规律。
　　具体内容主要包括:
　　(1)对DN200的三偏心蝶阀进行三维实体建模，提取了不同开度下的流道模型，建立了不同开度、不同压差的流场仿真模型。
　　(2)运用CFD软件对不同开度、不同压差下的流场进行了数值仿真计算，对计算后的流场压力、流速、流向以及阀芯冲刷情况进行了可视化分析。
　　(3)计算并分析了三偏心蝶阀的流量特性和动水力矩随开度和压差的变化规律，得到了不同工况下阀芯受到的动水力矩拟合曲线以及动水力矩系数拟合曲线。
　　(4)对本课题中的三偏心蝶阀进行了流量和动水力矩实验，将模拟数值与实验数值进行了对比分析，验证了本论文所建立的三偏心蝶阀的数值计算模型是可行的。
　　通过研究可知，蝶阀在30％至70％开度，流量特性为近似等百分比特性，有较好的调节能力，在其它开度不具备调节能力。在开度一定时，三偏心蝶阀的动水力矩随压差的增加近似成直线增加。在压差一定时，动水力矩随开度增大而增加，开度增大到65°至70°间动水力矩达到最大值，之后随着开度继续增加，动水力矩逐渐减小，在80°至90°间动水力矩方向发生改变，与其它开度的动水力矩方向相反。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 蝶阀简介

1．2 蝶阀的演变

1．3 蝶阀国内外研究现状

1．4 三偏心蝶阀研究现状

1．5 课题研究的背景及意义

1．6 课题研究的主要内容

1．7 本章小结

第二章 计算流体力学及三偏心蝶阀基本特性

2．1 计算流体力学简介

2．2 流体力学的控制方程

2．3 CFD软件简介

2．4 阀门流量特性

2．5 阀门执行机构选择

2．6 蝶阀动水力矩

2．7 本章小结

第三章 三偏心蝶阀内部流场数值模拟分析

3．1 三偏心蝶阀几何模型建立

3．2 三偏心蝶阀网格模型建立

3．3 设定计算域属性

3．4 设定边界条件

3．5 设定求解控制参数及求解计算

3．6 三偏心蝶阀流场的可视化分析

3．7 数值计算结果分析

3．8 本章小结

第四章 三偏心蝶阀流量及动水力矩试验研究

4．1 实验内容

4．2 实验装置

4．3 实验步骤

4．4 试验数据处理

4．5 实验结果分析

4．6 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

个人简介及攻读硕士学位期间论文发表情况