动态流量平衡阀优化研究及动态特性分析

【摘要】随着国家对“智慧城市”概念的提出,基于信息技术与自动化,运营商正寻求通过智能解决方案来应对人口增长、资源浪费的挑战。动态流量平衡阀作为一种自力式控制类阀门,在暖通空调、楼宇自动化中心等领域的应用越来越普及,而国内产品大多以仿制为主,研究手段相对落后,长期依赖进口。在动态流量平衡阀理论研究方面,传统的物理样机试验、开孔型线的理论计算公式已经不能满足高流量控制精度的要求,同时,在高压差小开孔时,振动问题突出,严重影响了设备的实用性。针对上述问题,本文以我校与浙江盾安阀门有限公司合作研发的动态流量平衡阀为主体研究对象,开展了以下理论研究：(1)详细介绍了动态流量平衡阀的结构元件,描述了动态流量平衡阀保持出口流量恒定的工作原理。着重推导了动态流量平衡阀阀芯侧面可变开孔型线的理论计算公式,并通过改进得到了考虑缝隙流量因素的改进公式。(2)利用CFD商业软件Fluent对动态流量平衡阀的流场模型进行静、动态可视化研究,仿真模拟得出了动态流量平衡阀内部流场的各项信息。通过静态仿真模拟得到了不同工况下内部流场的压力、速度场图,采用准动态方法,着重研究了不平衡力对流量控制精度的影响,同时探讨了阀芯与阀芯壳体间隙流量的规律性；通过动态仿真模拟得到了不同时间下的流场信息,着重研究了双级降压阀芯优化结构对于压力、速度波动情况的影响。(3)探究了动态流量平衡阀振动的机理,利用ANSYSWorkbench软件对动态流量平衡阀流固耦合模型进行模态分析,结合理论研究及仿真模拟提出了减缓振动的优化方案,探讨了不同优化方案对阀芯组件固有频率及最大振型位移量的影响。(4)搭建了高精度试验台,对动态流量平衡阀的初步样机进行试验,并提出了一系列的修正方案,研究了不同修正方案对流量控制精度的影响,验证数值模拟的可靠性及修正方法的可行性。通过以上对动态流量平衡阀分析及优化研究,流量的控制精度已经达到±5%,稳定性得到提高,验证了仿真模拟的准确性,为高精度且工作性能优异的动态流量平衡阀系列产品的设计提供参考依据。
【作者】侯英哲；
【导师】李树勋；
【作者基本信息】兰州理工大学，化工过程机械，2014，硕士
【关键词】动态流量平衡阀；控制精度；动网格；UDF；流固耦合；模态分析；固有频率；

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