大口徑多級消能固定錐形閥的設計優(yōu)化與驗證.pdf

1、大口徑多級消能固定錐形閥與普通固定錐形閥的區(qū)別是閥門出口帶有一個特殊設計的導流罩，同時大口徑多級消能固定錐形閥進行了多項創(chuàng)新設計，具有普通固定錐形閥的所有特點，除了可用于普通固定錐形閥的對空消能或者淹沒消能場合外，還可應用于高壓差及管中消能的場合。
　　目前對大口徑多級消能固定錐形閥結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的研究很少，本文利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計理論和有限元分析方法對該類產(chǎn)品進行優(yōu)化研究，能夠提高產(chǎn)品的可靠性，降低制造的成本。通過對該類產(chǎn)品進行CFD

2、數(shù)值模擬計算，計算其流量系數(shù)，了解其消能效果。
　　本文研究內(nèi)容及結(jié)論主要體現(xiàn)在以下幾方面：
　?。?）對固定錐形閥的結(jié)構(gòu)和原理進行分析。結(jié)合某電站項目，分析其使用工況，提出了一種新的多級消能導流罩結(jié)構(gòu)，應用于管中消能場合。
　?。?）模擬強度試驗和密封試驗工況，通過 SolidWorks Simulation軟件對該電站DN2400、PN16固定錐形閥初設方案進行分析和優(yōu)化，使產(chǎn)品達到了輕量化的要求。采用應力應變及位

3、移試驗對生產(chǎn)的產(chǎn)品實物進行應力評估和位移測量，將實測結(jié)果與有限元分析計算數(shù)值進行比較，結(jié)果表明實測值與有限元計算值基本一致，優(yōu)化設計的結(jié)果滿足設計要求，從而驗證了有限元計算方法的準確性，可用于設計指導。
　?。?）通過對三種固定錐形閥及閥后消能結(jié)構(gòu)的CFD數(shù)值分析比較，選出較優(yōu)的閥后消能結(jié)構(gòu)。
　?。?）提出了模型試驗的方法，并按照相似性理論制造縮小比例的DN250、PN16固定錐形閥及閥后消能結(jié)構(gòu)模型，完成模擬工況下的閥門

4、消能試驗，將試驗測試結(jié)果換算出的流量系數(shù)、消能率與通過 ANSYS Fluent軟件數(shù)值分析計算出的流量系數(shù)、消能率進行對比分析，證明CFD計算方法的原理及相關公式的正確性。
　　本文通過對大口徑多級消能固定錐形閥設計優(yōu)化研究，建立了一套固定錐形閥的設計優(yōu)化方法、流量系數(shù)、應力應變和位移的計算分析方法，同時建立了試驗模型并進行了試驗，將試驗數(shù)據(jù)與數(shù)值分析值進行對比分析，得出了一些有價值的結(jié)論，為國內(nèi)大型水利工程中大口徑固定錐形閥的