蝶阀的流场分析及结构优化_陈杨.pdf

1、 蝶阀的流场分析及结构优化蝶阀的流场分析及结构优化 20122012 级级 硕硕 士士 机械工程机械工程 陈陈 杨杨 朱建公朱建公 教授教授 Classified Index:TV732.7 U.D.C:621 Southwest University of Science and Technology Master Degree Thesis Flow Field Analysis and Structure Optimization of Butterfly Valve Grade:2012 Candidate:Yang Chen Academic Degree Applied for:M

2、aster Speciality:Mechanical Engineering Supervisor:Prof.Jiangong Zhu Apr.16,2015 西南科技大学硕士研究生学位论文 第 I 页 摘 要 凭借自身的结构特点蝶阀在工程中得到了极广的应用，应市场的需求，蝶阀需要向高温高压、高质量、高性能的方向发展。传统的蝶阀设计研究方法耗时久、花费大、精度低，随着计算机技术、数值模拟技术、流体力学的发展，已有很多学者开始从数值模拟、有限元分析等方法着手，借助软件对蝶阀进行理论研究或结构优化。本文首先对蝶阀的定常流场进行流场特性分析。在此基础上，对蝶阀在入口速度突变及正弦变化的瞬态流场进行

3、模拟，主要分析相同流场变化不同开度以及相同开度不同流场变化对蝶阀流场的压力及速度云图、参数最值的变化、流场的稳定性等方面的影响。最后对蝶板结构进行了优化改进。分别对一定开度下的蝶阀进行了单/双向流固耦合分析，查看其应力、变形最大的位置所在。经过分析后发现，这两种分析结果都显示应力、变形在密封圈与阀体接触的区域附近最大。相较而言，单/双向流固耦合的计算结果差异较大，主要表现为：前者的耦合表面所受压力以及蝶阀的变形、应力、应变最大值都较后者大，尤其以应力、应变的差距较为明显。利用热分析模拟了蝶阀的冷却过程，监测主要零件的温度随时间变化的过程，查看冷却过程蝶阀最高温度所在的位置，经过不同时刻的温度场

4、分布对比，证实了高温区主要在圧套、填料与阀杆接触区域，支架及阀杆的上端则是主要的低温区所在。关键词：蝶阀 瞬态 流固耦合 热分析 西南科技大学硕士研究生学位论文 第 II 页 Abstract Butterfly valve has been widely used in the engineering with its the structure characteristicsIn response to demand of the market，the butterfly valve needs to develop in the direction of high temperature

5、，high pressure，high quality and high performanceThe traditional butterfly valve design research methods take long time，spend expensive，low precisionWith the development of computer technology，numerical simulation technology，fluid mechanics，many scholars have already begun start from the numerical si

6、mulation and finite element analysis method，with the aid of software to research on theoretical or structure optimization of butterfly valves Firstly，the flow characteristics of butterfly valve steady flow field is analyzedOn this basis，it simulates the butterfly valve transient flow field in the case of the inlet velocity change with mutation and sinusoidal variationIt mainly researches the influence of velocity and pressure distribution contours of flow field，the change of the parameter value