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高温轴流式止回阀瞬态密封及动态特性研究
| 论文题名： | 高温轴流式止回阀瞬态密封及动态特性研究 |
| 关键词： | 管路系统;轴流式止回阀;瞬态冲击;瞬态热载荷;结构强度;密封失效 |
| 摘要： | 轴流式止回阀应用于核电、石化及冶金等行业，主要用于管道系统中以防止介质反向流动，保护动力设备和装置，是管路系统中必不可少的零部件。在实际工况下，轴流式止回阀不仅承受介质压力和温度载荷，还承受因快速关闭而引起的冲击载荷。轴流式止回阀的启闭过程为动态过程，阀门内部介质压力、其阀瓣冲击速度等都影响着冲击载荷的大小。本课题采用数值模拟的方法对阀体内部阀瓣的动态特性进行了研究并确定冲击载荷的大小，分析了轴流式止回阀在受到瞬态冲击与瞬态热载荷时，阀门的结构强度和密封失效问题。主要研究内容如下： 1.通过阅读国内外文献了解止回阀发展现状，基于赫兹理论、牛顿运动定理，提出研究轴流式止回阀瞬态密封性能和冲击动态特性的方法；在此基础上考虑密封非线性接触，分析止回阀在启闭过程中各零部件的受力情况。 2.通过ANSYS Workbench有限元软件，运用多场耦合的方法对止回阀的启闭过程的稳态及瞬态进行模拟研究。稳态研究分析表明在常温和高温工况下轴流式止回阀的密封性能可靠。通过瞬态热-固耦合对比研究不同升温速率对轴流式止回阀的密封性能及结构强度的影响，结果表明不同升温速率对轴流式止回阀密封面的应力和变形影响较大，升温速率过快对结构的热冲击作用越大，造成结构损伤越大。 3.通过Fluent软件的UDF技术和用户自定义函数，模拟分析了轴流式止回阀在不同启闭时间止回阀内部流场的压力、速度及湍动能分布，得到阀瓣受力状态及阀瓣的速度和加速度以及阀瓣的冲击载荷。 4.运用ANSYS Workbench的LS-DYNA（显示动力学）模块开展对轴流式止回阀地关闭过程的动态响应特性研究，得到了轴流式止回阀在启闭过程中的密封面应力和应变的分布规律。研究了冲击速度对阀门密封副的影响，结果表明降低阀瓣冲击速度是延长阀门使用寿命和提高密封性能的最佳方法和途径。 |
| 作者： | 白亚州 |
| 专业： | 化工过程机械 |
| 导师： | 张希恒 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州理工大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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