蝶阀的流场分析及结构优化

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1、蝶阀的流场分析及结构优化2012级陈杨硕士机械工程朱建公教授ClassifiedIndex:TV732.7U.D.C:621SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisFlowFieldAnalysisandStructureOptimizationofButterflyValveGrade:2012Candidate:YangChenAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpeciality:Mechanica

2、lEngineeringSupervisor:Prof.JiangongZhuApr.16,2015西南科技大学硕士研究生学位论文第I页摘要凭借自身的结构特点蝶阀在工程中得到了极广的应用，应市场的需求，蝶阀需要向高温高压、高质量、高性能的方向发展。传统的蝶阀设计研究方法耗时久、花费大、精度低，随着计算机技术、数值模拟技术、流体力学的发展，已有很多学者开始从数值模拟、有限元分析等方法着手，借助软件对蝶阀进行理论研究或结构优化。本文首先对蝶阀的定常流场进行流场特性分析。在此基础上，对蝶阀在入口速度突变及正弦变化的

3、瞬态流场进行模拟，主要分析相同流场变化不同开度以及相同开度不同流场变化对蝶阀流场的压力及速度云图、参数最值的变化、流场的稳定性等方面的影响。最后对蝶板结构进行了优化改进。分别对一定开度下的蝶阀进行了单/双向流固耦合分析，查看其应力、变形最大的位置所在。经过分析后发现，这两种分析结果都显示应力、变形在密封圈与阀体接触的区域附近最大。相较而言，单/双向流固耦合的计算结果差异较大，主要表现为：前者的耦合表面所受压力以及蝶阀的变形、应力、应变最大值都较后者大，尤其以应力、应变的差距较为明显。利用热分析模拟了蝶阀的冷却

4、过程，监测主要零件的温度随时间变化的过程，查看冷却过程蝶阀最高温度所在的位置，经过不同时刻的温度场分布对比，证实了高温区主要在圧套、填料与阀杆接触区域，支架及阀杆的上端则是主要的低温区所在。关键词：蝶阀瞬态流固耦合热分析西南科技大学硕士研究生学位论文第II页AbstractButterflyvalvehasbeenwidelyusedintheengineeringwithitsthestructurecharacteristics．Inresponsetodemandofthemarket，thebutte

5、rflyvalveneedstodevelopinthedirectionofhightemperature，highpressure，highqualityandhighperformance．Thetraditionalbutterflyvalvedesignresearchmethodstakelongtime，spendexpensive，lowprecision．Withthedevelopmentofcomputertechnology，numericalsimulationtechnology，

6、fluidmechanics，manyscholarshavealreadybegunstartfromthenumericalsimulationandfiniteelementanalysismethod，withtheaidofsoftwaretoresearchontheoreticalorstructureoptimizationofbutterflyvalves．Firstly，theflowcharacteristicsofbutterflyvalvesteadyflowfieldisanaly

7、zed．Onthisbasis，itsimulatesthebutterflyvalvetransientflowfieldinthecaseoftheinletvelocitychangewithmutationandsinusoidalvariation．Itmainlyresearchestheinfluenceofvelocityandpressuredistributioncontoursofflowfield，thechangeoftheparametervalueandthestabilityo

8、ftheflowfield,whichcausedbydifferentopeningswiththesameflowchangesanddifferentflowfieldchangeswiththesameopening．Attheend,thebutterflyplatestructureisimproved．Uniflow/doublefluid-structurecouplinganaly