梭式止回阀的动静态特性研究

摘要

梭式止回阀在工程应用中存在振动、噪声、涡流、水击和能耗高等问题，因此对其进行减振、降噪、防水击以及减阻等研究十分必要，这对于管道运输的安全性、环保性以及对于国民经济的发展将具有重要的价值。
　　本文首先采用数值模拟的方法从流场角度分析了阀门在动态（开启和关闭）和静态（稳定）工作时产生的振动和噪声等问题。研究结果表明:梭阀在启闭过程中将会产生涡动噪声;阀口拐角增加了阀口处的湍流脉动噪声;阀芯的运动较为复杂，其加速度整体呈交替增减趋势变化;随着弹簧刚度增大，抗水击能力增强。在以上研究的基础上，对阀门内流道进行了优化设计，削弱了开启涡动噪声和湍流脉动噪声，减小了压力损失，提高了其抗水击能力。
　　本课题采用双向流固耦合方式对流体和阀芯进行实时性模拟，使数值计算更加准确;将动静态仿真在同一个过程内完成，使过程研究更具完整性;另外，将单一优化要素进行归纳，首次提出了该类型阀门的内流道综合优化方案。总之，本文的研究为梭式阀的低振动和“安静”化发展提供了数据依据，有利于其应用和推广。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 止回阀简介

1．2 研究背景和意义

1．3 国内外研究现状和发展趋势

1．4 本论文主要研究内容

1．5 本章小结

2 数值模拟研究基础

2．1 ADINA软件简介

2．2 流固耦合概述

2．3 控制方程

2．3．1 流体控制方程

2．3．2 结构控制方程

2．3．3 流固耦合方程

2．4 水击现象

2．4．1 水击概述

2．4．2 水击传播过程

2．4．3 水击的分类

2．4．4 水击方程

2．5 本章小结

3 建模与试算

3．1 现有研究存在的问题

3．2 几何建模

3．3 参数设置

3．3．1 流体模型参数

3．3．2 结构模型参数

3．4 长度试算

3．5 网格试算

3．6 本章小结

4 数值模拟与可视化研究

4．1 仿真结果分析

4．1．1 开启阶段

4．1．2 稳定工作阶段

4．1．3 关闭阶段

4．1．4 阀芯运动分析

4．2 不同压差条件下的仿真分析

4．3 不同弹簧刚度条件下的仿真分析

4．4 本章小结

5 优化设计

5．1 增设环形泄流孔

5．1．1 方案选择

5．1．2 对比分析

5．2 增大阀口直径

5．3 改变阀瓣外廓弧度

5．3．1 内弧优化

5．3．2 外弧优化

5．3．3 锥形优化

5．3．4 对比分析

5．4 综合优化

5．5 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学位论文及研究成果