基于ADINA的梭式止回阀流固耦合性能分析及

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1、基于ADINA的梭式止回阀流固耦合性能分析及优化四川省教育厅项目资助（项目编号:10ZC011,学校编号：10zdll40）来稿日期：2011-4-26程国栋蔡勇臧红彬刘罡王江勇（西南科技大学制造科学与工程学院，四川绵阳621010）【摘要】梭式止回阀作为管道非能动技术的关键组成部分，可以在无人力或外加动力驱动下自动实现管道系统的安全保障作用，可以有效地降低输流管道中意外事故的发生。文章围绕大口径梭式止回阀的流固耦合性能数值分析展开，以ADINA软件为平台，建立梭式止回阀的流固耦合有限元模型，对管道流场进行动态分析，给出了数值模拟计算数据。根据分析结果，对梭式止回阀的结构设计提出了

2、优化方案。关键词：梭式止回阀；ADINA；流固耦合；输流管道中图分类号：TH文献标识码：ADINA-basedSpindIeTypeCheckVaIveFluid-soIidCoupIingPerformaneeAnalysisandOptimizationChengGuo-dong,CaiYong,ZangHong-bin,LiuGang,WangJiang-yong（SchoolofManufacturingScieneeandEngineering,SouthwestUniversityofScieneeandTechnology,Mianyang,Sichuan621010

3、,Chirm）[Abstract]SpindletypecheckvaIveisthemostimportantpartofpipinginactivetechnology,andcanautomaticaIIyachievethepipeIinesystemsecurityroIebynohumanorpIusdriving.thenitcaneffectivelyreducetheinfusionpipeIineaccident'soccurrence.ThispaperfocusonlargediameterspindletypecheckvaIveonfIuid-soIid

4、coupIingnumericaIanalysis.ByrelyingonADINAsoftware,fIuid-soIidcoupIingfiniteeIementmodeIofthespindIetypecheckvaIvecanbeestabIished,andthenpipefIowfieIdfordynamicanalysiswillbetodo.AtlasnumericalSimulationresuItsareintroducedindetaiI.AccordingtotheresuItsofanalysis,anoptimizedschemeforthespindl

5、etypecheckvaIvestructuredesignwiIIbeprovided・Keywords：spindletypecheckvalve;ADINA;fIuid-soIidcoupling;IosefIowpipe引言由于止回阀能防止管路屮的介质倒流，主要用于介质单向流动的管道上，只允许介质向一个方向流动,以防止发生事故，因此被广泛应用于石汕、化工、热力网、冶金、口来水等领域。一般止回阀靠重力关闭,安装位置受到限制，密封性能较差。由曾祥炜研究员发明的梭式止冋阀结构设计合理，安装不受位置限制,其优越性在相关大型企业得到了充分体现⑴。但目前只有小口径（直径在100mm左右

6、）的梭式止冋阀投入了一些领域的使用，在大U径CH■•径不小于200nun）的梭式止回阀研究屮还有很多性能需要做大量地试验与分析。AD1NA系统是一个单机系统的程序，是全球通用流固耦合最强的冇限元分析软件，其非线性问题稳定求解、多物理场仿真等功能一直处在全球领导地位。本文分别建立流体与固体有限元模型，再通过ADTMA的FST模块対两者进行调用进行流固耦合分析，得到了相关应力云图及压力曲线，为大口径的梭式止冋阀性能优化提供准确的数据依据，并减少研发的成本与周期。1流固耦合的数学模型流固耦合动力学的重要特征是流体和固体两种介质Z间的交互作用，即由于流体的压力或流速变化引起固体的移动，而固

7、体位移的变化反过來乂影响到流体的压力或流速，从而改变流体载荷的分布和大小.以下就梭式止回阀中的实际流体和流固耦合及求解程序方程进行简要介绍。实际流体方程（1）不可压缩流体本文中的流体是不可压缩粘性流体，在计算流体力学（ComputationalFluidDynamics,缩写为CFD）中通常采用守恒型的N-S方程，便于数值计算.根据连续性方程，其方程形式⑵可写为：警Uvsn^-+^pvv)=pfy-”-单+歼W+鑒(VE)otoz3ozlzrvVa-^wi3+勿-a