蝶閥的優(yōu)化設(shè)計和流場研究.pdf

1、蝶閥作為廣泛使用的管道控制設(shè)備，它的可靠性、節(jié)能性、制造和運(yùn)行成本對于國民經(jīng)濟(jì)具有重要的意義。在蝶閥設(shè)計中，關(guān)于如何降低蝶閥的流阻、蝶閥流阻的測算、蝶閥水力矩的計算、蝶閥各個開度的非均布載荷情況和強(qiáng)度分析、密封副的分析和計算等一直是設(shè)計中的難點(diǎn)。傳統(tǒng)設(shè)計中一般采用試驗分析和查閱設(shè)計手冊的方法，這不僅耗時較長，而且加大了設(shè)計制造成本。本文旨在采用一種現(xiàn)代設(shè)計方法--有限單元法，對某型橡膠軟密封蝶閥設(shè)計的主要難點(diǎn)進(jìn)行了深入的研究和分析：

2、r>　　 (1)闡述了蝶閥的應(yīng)用領(lǐng)域及其重要意義，介紹了蝶閥的基本結(jié)構(gòu)、基本性能及特點(diǎn)，進(jìn)而指出了當(dāng)前蝶閥設(shè)計中的主要設(shè)計方法和存在的主要問題，導(dǎo)出了本課題的研究背景和研究意義，闡述了與課題相關(guān)的流體理論；
　　 (2)建立了某型橡膠軟密封蝶閥的參數(shù)化幾何模型，并建立了結(jié)構(gòu)靜力學(xué)仿真分析有限元模型，分析了該橡膠軟密封蝶閥在全關(guān)狀態(tài)下的應(yīng)力、變形結(jié)果，根據(jù)分析結(jié)果，改進(jìn)了該橡膠軟密封蝶閥的結(jié)構(gòu)，并取得較好的效果；
　　

3、(3)為了分析流過蝶閥的流體，建立了一種計算流阻系數(shù)的有限元模型、利用Cosmosflow分析了管道的沿程壓力損失、計算了蝶閥在多種開度下的流阻系數(shù)，通過與實(shí)驗值比較，證明這種分析計算是有效的；提出了一種能有效減小流阻系數(shù)的蝶板過流面，并對這種過流面的流阻系數(shù)進(jìn)行了驗證；建立了分析蝶閥流態(tài)的有限元模型，并計算了多種開度下的流態(tài)，對各個開度的壓力、流速和流線進(jìn)行了分析：
　　 (4)基于水泵站工況的蝶閥，建立一種流固耦合分析的有限

4、元模型，并進(jìn)行了多開度工況下的流固耦合分析，得出了蝶閥在各個開度的應(yīng)力和位移值，從而得出了閥門全關(guān)狀態(tài)是應(yīng)力、應(yīng)變最大狀態(tài)的結(jié)論;比較了該模型計算出的水力矩結(jié)果與理論計算水力矩結(jié)果，得出了最大水力矩時蝶閥的開度；分析并且比較了常流量下和變流量下的蝶閥氣蝕，得出了各個開度的氣蝕系數(shù)，得出了容易產(chǎn)生氣蝕的情形；提出了應(yīng)避免閥前后出現(xiàn)高壓差工況從而避免氣蝕的觀點(diǎn)，進(jìn)而提出幾種防止氣蝕的方法；
　　 (5)采用ANSYS軟件，建立了蝶閥