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典型管路附件的流动分析及优化设计
| 论文题名： | 典型管路附件的流动分析及优化设计 |
| 关键词： | 管路附件;流动分析;优化设计;数值模拟 |
| 摘要： | 随着人类对海洋世界的探索,对船舶的性能也提出了更新更高的要求,降低船舶管路系统由于管内流体流动而产生的振动对提高船舶的性能和保障安全航行具有积极作用。为此,对典型管路附件进行流动分析及振动特性分析的工作具有重要意义。 本文借助于先进的数值模拟手段大涡模拟,在来流速度分别为20m/s、30m/s和40m/s的三种工况下,分别探讨了三通管路、闸阀和截止阀内部的非定常流场速度特性和在湍流压力脉动激励下管路附件的振动特性。研究结果表明,三通管路由于分流作用在分流处产生旋涡,导致压力波动,引起管路振动。闸阀在全开状态下,绝大多数流体都可以均匀平稳通过流道,管路振动主要由进入阀体的少量流体由于绕流、冲击等原因引起的,振动较小。而截止阀入口段和出口段转弯处的二次流以及流体流过阀体产生的旋涡,在其内部产生较大的高速区,导致管路振动。三通管路、闸阀和截止阀受到的力学载荷都呈高频波动,波动幅值较小,水平方向受力大于竖直方向受力。随来流速度的增加,其所受的力和力矩以及其波动幅值也会变大。 在上述研究的基础上,以减少流体流动引起管路附件振动为目的,用流场速度均匀系数代替管路附件的振动幅值大小作为优化目标,通过改变管路中心线形式对汇流、分流三通管路进行优化设计。设计结果表明,速度均匀系数越小,流场均匀程度越高,由此带来的压力波动和管路振动也越小。所得到的最优尺寸的优化目标降至0.05395,与原型的0.07021相比,数值上减小了23.1591％,流动特性有了很大改善,管路振动明显减小。 |
| 作者： | 杨学印 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 颜培刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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