調節(jié)閥內部流場的數(shù)值模擬及優(yōu)化分析.pdf

1、隨著自動化程度的不斷提高和流程工藝的發(fā)展，調節(jié)閥已日益廣泛地應用于冶金、電力、化工、石油、輕紡、建材等工業(yè)部門中。調節(jié)閥在調節(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)自動化系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，被稱之為生產過程自動化的“手腳”。調節(jié)閥接受標準控制信號，將控制信號變成相應的機械位移，改變閥門的流通面積，從而達到對被控對象參數(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)、有效的正常運行。 調節(jié)

2、閥是工業(yè)自動化儀表中使用問題最多的產品，調節(jié)閥的品種多、規(guī)格多，可靠性差，調節(jié)閥的流量特性與工業(yè)過程被控對象特性不匹配，造成控制系統(tǒng)品質變差，調節(jié)閥是耗能設備，應降低調節(jié)閥的能耗，提高能源的利用率。 計算流體動力學(CFD)以計算機作為模擬手段，運用一定的計算技術尋求流體力學各種復雜問題的離散化數(shù)值解。CFD方法在產品的設計中的應用使得產品的結構設計更趨于合理。近年來，在閥門設計中CFD數(shù)值模擬也得到應用。 本文主要工作

3、： 一、針對使用廣泛的某一類型參數(shù)的套筒型調節(jié)閥，應用三維建模軟件建立閥門內部流場模型，通過CFD前處理器生成計算網格，應用CFD軟件進行離散求解，可以得到調節(jié)閥內部流場的可視化圖形，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，得到調節(jié)閥的流量特性曲線，與試驗測定的數(shù)據(jù)進行了比較分析，得出的結論是本文所建的模型是正確可靠的。 二、以降低湍動能和湍流耗散率為目標，對能量損失嚴重的部位進行流道優(yōu)化，再對優(yōu)化

4、改進后的流道進行數(shù)值模擬，與改進前的流道數(shù)值模擬進行比較，得出最優(yōu)改進模型，并對流道優(yōu)化提出建議。 通過數(shù)值模擬計算得到了套筒調節(jié)閥的流量特性曲線和閥門流道內三維流動的詳細情況。CFD數(shù)值模擬的優(yōu)勢尤其表現(xiàn)在新產品的研制開發(fā)中，它不但能大幅度取代常規(guī)實驗提供各種流動特性參數(shù)，而且能通過揭示流場三維分布形態(tài)為優(yōu)化設計提供詳細依據(jù)；文中所采用CFD方法必將大大提高套筒型調節(jié)閥設計的技術含量與產品質量，可縮短調節(jié)閥的設計和加工周期，節(jié)