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节流管式调节阀动态特性研究

作　者: 沈阳
导　师: 栾秀春
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 核能科学与工程
关键词: 节流管式调节阀 FLUENT 动网格动态响应
分类号: TL353.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 29次
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内容摘要

调节阀是核动力装置控制系统中的重要执行部件，核安全级调节阀的安全可靠性尤为重要。调节阀的可靠性很大程度上取决于其控制系统是否稳定，调节阀的动态特性又在调节阀控制系统设计中扮演了极其重要的作用，因此对调节阀动态特性进行分析具有重要意义。随着计算机科技的迅猛发展和CFD（计算流体力学）理论的不断完善，CFD数值模拟的优越性越来越突出，通过数值模拟可以得到详细的调节阀内部流场的信息，并且具有周期短，研究成本低等优点。因此，在近年来CFD数值模拟得到了广泛的应用。本文所要研究的节流管式调节阀有别于传统意义上的调节阀，其特有的节流管结构是辅助的能量放大装置，发挥功率放大的作用。本文针对节流管式调节阀的工作原理，首次探讨了其动态响应特性。在研究过程中利用Pro/ENGINEER软件对节流管式调节阀的流道进行建模，应用ANSYS ICEM软件对流道几何模型划分网格，使用CFD软件FLUENT对调节阀的开度变化过程进行动态数值模拟，从而得到阀门在开度变化过程中节流管与活塞之间间距、活塞上表面受力以及节流管下端受力的动态响应曲线，为阀门控制系统设计提供了依据。计算的结果表明，节流管式调节阀在节流管以恒定速度运动时，所处工作环境的进口压力越大，能量放大效果越显著。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-16
  1.1 引言  9-12
    1.1.1 我国核电发展历程和现状  10-11
    1.1.2 核电站中调节阀的应用及要求  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-14
  1.3 课题研究的方法及主要内容  14-16
第2章基本理论分析  16-25
  2.1 计算流体力学相关理论  16
  2.2 控制方程的离散方法  16-18
    2.2.1 有限差分法  16-17
    2.2.2 有限元法  17-18
    2.2.3 有限体积法  18
  2.3 流体流动的基本方程  18-21
    2.3.1 连续性方程  18-19
    2.3.2 运动方程  19
    2.3.3 能量方程  19-20
    2.3.4 组分质量守恒方程  20-21
    2.3.5 状态方程  21
  2.4 单喷嘴—挡板阀理论基础  21-23
  2.5 本章小结  23-25
第3章 CFD 前处理  25-43
  3.1 结构几何模型  25-35
    3.1.1 PRO/ENGINEER 简介  25-26
    3.1.2 三维模型的建立  26-35
  3.2 网格模型——ICEM  35-38
  3.3 数学模型  38-42
  3.4 本章小结  42-43
第4章调节阀 FLUENT 计算  43-60
  4.1 动网格理论  43-45
    4.1.1 动网格简介  43
    4.1.2 动网格计算模型  43-44
    4.1.3 动网格的更新方法  44-45
  4.2 UDF 设计  45-47
    4.2.1 UDF 简介  45-46
    4.2.2 UDF 模块编制  46-47
  4.3 调节阀动态模拟  47-59
    4.3.1 计算参数的设定  47-53
    4.3.2 计算结果的分析  53-59
  4.4 本章小结  59-60
结论  60-61
参考文献  61-64
致谢  64-65
附录  65-68
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  68

节流管式调节阀动态特性研究

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