調(diào)節(jié)閥內(nèi)部流場(chǎng)的數(shù)值模擬及優(yōu)化分析.pdf

1、隨著自動(dòng)化程度的不斷提高和流程工藝的發(fā)展，調(diào)節(jié)閥已日益廣泛地應(yīng)用于冶金、電力、化工、石油、輕紡、建材等工業(yè)部門中。調(diào)節(jié)閥在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中是必不可少的，是過程控制工業(yè)里最常用的終端控制元件，它是組成工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，被稱之為生產(chǎn)過程自動(dòng)化的“手腳”。調(diào)節(jié)閥接受標(biāo)準(zhǔn)控制信號(hào)，將控制信號(hào)變成相應(yīng)的機(jī)械位移，改變閥門的流通面積，從而達(dá)到對(duì)被控對(duì)象參數(shù)(壓力、流量、溫度、液位等)的控制目的，保證過程控制系統(tǒng)連續(xù)、有效的正常運(yùn)行。 調(diào)節(jié)

2、閥是工業(yè)自動(dòng)化儀表中使用問題最多的產(chǎn)品，調(diào)節(jié)閥的品種多、規(guī)格多，可靠性差，調(diào)節(jié)閥的流量特性與工業(yè)過程被控對(duì)象特性不匹配，造成控制系統(tǒng)品質(zhì)變差，調(diào)節(jié)閥是耗能設(shè)備，應(yīng)降低調(diào)節(jié)閥的能耗，提高能源的利用率。 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)以計(jì)算機(jī)作為模擬手段，運(yùn)用一定的計(jì)算技術(shù)尋求流體力學(xué)各種復(fù)雜問題的離散化數(shù)值解。CFD方法在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中的應(yīng)用使得產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更趨于合理。近年來，在閥門設(shè)計(jì)中CFD數(shù)值模擬也得到應(yīng)用。 本文主要工作

3、： 一、針對(duì)使用廣泛的某一類型參數(shù)的套筒型調(diào)節(jié)閥，應(yīng)用三維建模軟件建立閥門內(nèi)部流場(chǎng)模型，通過CFD前處理器生成計(jì)算網(wǎng)格，應(yīng)用CFD軟件進(jìn)行離散求解，可以得到調(diào)節(jié)閥內(nèi)部流場(chǎng)的可視化圖形，如壓力、速度等矢量圖，等值線圖等。通過數(shù)值模擬不同開度下流量，得到調(diào)節(jié)閥的流量特性曲線，與試驗(yàn)測(cè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較分析，得出的結(jié)論是本文所建的模型是正確可靠的。 二、以降低湍動(dòng)能和湍流耗散率為目標(biāo)，對(duì)能量損失嚴(yán)重的部位進(jìn)行流道優(yōu)化，再對(duì)優(yōu)化

4、改進(jìn)后的流道進(jìn)行數(shù)值模擬，與改進(jìn)前的流道數(shù)值模擬進(jìn)行比較，得出最優(yōu)改進(jìn)模型，并對(duì)流道優(yōu)化提出建議。 通過數(shù)值模擬計(jì)算得到了套筒調(diào)節(jié)閥的流量特性曲線和閥門流道內(nèi)三維流動(dòng)的詳細(xì)情況。CFD數(shù)值模擬的優(yōu)勢(shì)尤其表現(xiàn)在新產(chǎn)品的研制開發(fā)中，它不但能大幅度取代常規(guī)實(shí)驗(yàn)提供各種流動(dòng)特性參數(shù)，而且能通過揭示流場(chǎng)三維分布形態(tài)為優(yōu)化設(shè)計(jì)提供詳細(xì)依據(jù)；文中所采用CFD方法必將大大提高套筒型調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)的技術(shù)含量與產(chǎn)品質(zhì)量，可縮短調(diào)節(jié)閥的設(shè)計(jì)和加工周期，節(jié)