阀体偏心沉割槽对滑阀阀芯径向不平衡力的影响

滑阀流道呈现一种非对称且变化的复杂流道,阀内形成湍流流动,致使阀芯表面受到不均匀压力作用,形成不平衡力,导致阀芯出现倾斜,增加阀芯卡滞的风险,影响滑阀正常工作。针对这个问题,研究了阀体偏心沉割槽对滑阀阀芯径向不平衡力的影响。首先,简化了滑阀流道模型,采用数值模拟方法建立了滑阀瞬态流动分析模型;然后,基于伯努利效应,分析了不同偏心沉割槽时阀芯表面不均匀压力分布规律;最后,获取了不平衡力计算公式,研究了不同沉割槽偏心距对阀内流动特性、阀芯表面受力及径向不平衡力的影响。研究结果表明:采用偏心沉割槽结构减缓了出口段阀芯下表面区域的湍流程度,有效降低了阀芯径向不平衡力的大小;沉割槽偏心距为1.92 mm时,阀芯受到的不平衡力最小,相对于无偏心沉割槽,径向不平衡力在开度为0.5 mm时减小了77.63%,开度为1.5 mm时减小了50.18%,有效减缓了阀芯的倾斜程度。该研究结果对阀体沉割槽设计及阀芯不平衡力抑制方法的研究具有一定参考价值。

气动调节阀粘滞故障检测与参数辨识方法研究

为了研究气动调节阀的粘滞特性问题,以CHEN粘滞模型作为阀门粘滞特性问题的基础模型,提出一种阀门粘滞故障的检测与改进的参数辨识方法。通过搭建粘滞故障试验台,模拟实际情况中发生不同程度粘滞时的阀杆运动状态,揭示阀门粘滞发生的机理。使用随机森林算法对振荡源进行分类,实现对粘滞故障的检测。使用基于Hammerstein模型的粒子群优化算法求解粘滞参数最优解,提出粘滞双参数取值范围的确定方法,实现欠补偿、无补偿和过补偿3种状态下的粘滞参数辨识。结果表明:阀门粘滞程度与阀杆所受动静摩擦力有关;在不考虑外界因素的影响下,提出的粘滞检测方法对4种振荡源的分类准确率达到99.0268%;提出的改进的粘滞参数辨识方法对不同大小粘滞参数的辨识结果误差达到7%以内。研究成果为阀门粘滞故障的检测和参数辨识提供了理论方法,对粘滞模型的改进具有实际参考价值。

核电主蒸汽阀站中电磁先导阀的动态响应仿真研究

针对核电主蒸汽阀站中关键部件之一——大气释放阀前置隔离阀在实际工况中常出现响应超时的问题,采用数值仿真软件Fluent中的动网格以及用户自定义函数技术,对控制其启闭过程的电磁先导阀动态响应过程进行了研究。首先,研究了电磁先导阀中先导结构的动态响应过程以及阀杆的受力情况;然后,研究了电磁先导阀中主阀的动态响应过程以及主阀泄压时阀内的压力和速度分布情况;最后,综合两个动态过程,分析了电磁先导阀整阀的运动时间。研究结果表明,电磁先导阀的运动时间为8.5 ms,其中先导结构的运动时间占比较小,85%的时间集中在电磁先导阀主阀动作过程。该研究结果可对前置隔离阀响应时间的优化提供参考。

阀芯间隙固液两相流动特性及卡滞机理

外部污染颗粒或阀内元件自身腐蚀的磨损颗粒混入流体中,随着流体进入阀芯配合间隙从而导致阀芯所受阻力增大,容易出现阀芯卡滞现象。以典型的液压滑阀为例,基于欧拉-欧拉固液两相流模型,分析阀芯、阀体配合间隙内污染颗粒固液两相流动特性及阀芯卡滞规律。分析了阀内含污染颗粒的油液流动特性:在跨尺度流域中压力和速度产生剧烈变化;随着颗粒直径的增大,间隙内颗粒体积分数逐渐增大,存在集聚现象。分析了颗粒特征参数(颗粒浓度、颗粒直径)对间隙内颗粒分布及阀芯卡滞力的影响规律:均压槽内的颗粒体积分数最高,且随着颗粒直径的增大峰值也增大;随着颗粒直径的增加,阀芯卡滞力呈现先增大后减小的趋势;当颗粒直径为12μm时,阀芯卡滞力最大,为敏感颗粒直径。

高温气冷堆核级氦气隔离阀在关闭工况下的流场及受力规律研究

基于FLUENT软件对3种氦气隔离阀进行流体阻断性能试验仿真模拟,分析了3种氦气隔离阀在氦气介质下实现关闭的可能性。分析不同隔离阀的流场和受力情况,发现在关闭过程中会出现压力波动以及不稳定湍流现象。最后,通过3种阀门的横向对比得到了DN 65氦气球阀在阻断流体流动方面的优势。

基于冲蚀-空蚀分析的切断阀流道结构研究

在正常使用过程中,切断阀内部通常存在多相流,造成冲蚀和空蚀,使切断阀受到损伤,导致调节能力下降、使用寿命降低。针对这一现状,本文通过建立流动分析模型、空蚀模型和冲蚀模型,以数值仿真的手段对某一切断阀在不同开度下内部流场、空化情况和冲蚀磨损分布开展研究,得到了切断阀的流场分布和流量特性曲线,发现空蚀主要位于切断阀出口壁面,而冲蚀在入口和出口均有分布。这对后续阀门结构和工况参数的改进具有一定指导意义。

V型调节球阀空化抑制研究

V型调节球阀是一种结构简单、调节性能强的调节阀,被广泛应用于节流与调节要求较高的场景。随着高压差、大流量等严苛工况的发展,V型调节球阀在使用时易诱发空化,引起剧烈的振动噪声,严重危害管路系统的安全性和稳定性。本文通过多相流数值仿真对V型调节球阀流动特性与空化特性进行研究,探究空化成因,并设计了多层减压孔板,对阀内空化进行抑制,能够有效地减小振动噪声,具有实际工程应用价值。

单座调节阀流致振动仿真模拟分析

单座调节阀是过程工业系统中的重要元部件,因其常用于高温高压等工况下,其阀体结构在工作时会出现振动。严重的振动现象不仅会影响单座调节阀的调节能力,还会导致阀门关键结构的损坏。本文将提供一种基于ANSYS Transient Structural模块的单向瞬态流固耦合仿真模拟方法的模拟步骤,并分析单座调节阀流致振动强度与阀门压力工况之间的影响关系。结果表明单座调节阀流致振动强度随着阀门进出口压力差的降低而减小。本文为调节阀流致振动的影响因素分析提供了方法参考。

基于液压制动的阀门电动执行器动态扭矩测试方法研究

为解决现有阀门电动执行器动态扭矩测试装置中磁粉制动器存在需要频繁更换磁粉和提供负载力矩较低的问题,设计了采用液压制动的阀门电动执行器动态扭矩测试装置,介绍了该测试装置的结构特点和工作原理。该装置使用液压回路提供负载扭矩,可以有效提高装置使用寿命和连续工作时长,同时也有效提高了扭矩测试范围,对后续进一步提高扭矩测试的量程、精度和稳定性具有一定的参考意义。

高压差大流量工况下套筒式减压阀的减压过程研究

随着工业技术的进步,许多行业面临高压差和大流量的工作条件,这对减压阀的设计提出了新的挑战。本文研究了一种套筒式减压阀在高压差大流量工况下的减压过程,通过数值模拟方法分析了不同开度与工况下套筒式减压阀内部的流场特性。研究发现,为了在保持氮气流量为2.5 kg/s的情况下实现从35 MPa至6 MPa的减压比,需要采用4级减压方案。此外,仿真结果还揭示了不同行程下套筒阀内部的压力和速度分布特征,特别是在节流孔处的压力急剧下降及流速增加的现象。本研究可为高压差大流量工况下套筒式减压阀的设计提供参考。

液-液两相流体黏度对微通道内流型的影响

为了研究流体黏度对液-液两相流流型的影响,采用实验和数值模拟相结合的方法,研究十字型微通道内液-液两相流流型变化。结果表明,当两相流体系中存在高黏度流体时,会加剧两相界面的不稳定性,两相流流型极易向不规则流和环状流转换,且当连续相流体黏度较高时,液滴的形状更易为子弹流。通过引入毛细数和韦伯数,提出两相流流型转换关系。当连续相流体和分散相流体分别由水平通道和垂直通道流入时,通过合理调节两相流体流速,可在微通道下游实现大小液滴的融合。这一方式将为高黏度流体流动操控提供新思路,通过控制两相流速,可以实现不依赖于复杂微通道结构的液滴被动融合。

套筒式蒸汽疏水阀多工况下的空化及噪声分析

针对蒸汽疏水阀内普遍存在的空化及噪声问题,设计了一种套筒式疏水阀.基于RANS方程、Mixture多相流模型及空化模型,对阀门内部的空化流动进行了数值模拟研究.基于时均湍流流场信息与宽频噪声模型计算噪声源声功率分布特征,对比分析了阀门在空化和无空化工况时的噪声声功率.结果表明:疏水阀内空化主要发生于套筒节流孔处;阀内的空化强度随入口流速的增加而增强;空化发生的临界流速为2.5 m/s,当入口流速低于2.5 m/s时,阀内基本不发生空化;阀内的主要噪声源分布于套筒节流孔内的高流速空化区和阀腔环向壁面及阀腔底面的涡旋区内;套筒处的空化强度是决定套筒处最大声功率的主要因素,通过抑制套筒处的空化程度可有效降低套筒处声源最大声功率.

笼式调节阀的冲蚀磨损与空蚀

基于均质平衡流模型、空化模型和离散相模型,对煤直接液化工程中的笼式调节阀内气液固多相流动进行了仿真分析与预测,分析了阀内冲蚀磨损和空化空蚀的基本分布特征,并结合阀笼实际失效情况,验证分析结果并确定了阀笼失效的主要原因。结果表明:阀内空化发生的主要区域均位于阀笼的内层节流孔内。阀门入口压力不变时,随着阀门开度的增加,蒸汽相体积随之增加,流体流经的节流孔数增加,空化发生范围也随之增加,空蚀强度也随之增强;阀笼导流槽内壁受颗粒直接冲击中心及周围区域存在明显变形和穿透性缺陷,多个开度下冲蚀磨损速率最高的区域均位于导流槽内壁远离调节阀的进口侧;阀笼内壁内层节流孔出口周围的坑状缺陷主要是由于空化气泡破灭冲击壁面产生。

核电厂合流型硼酸三通调节阀的流量特性研究

针对核电厂合流型硼酸三通调节阀出现的流量分配调节能力差、响应时间长、部分阀位调节性能失效等问题,分析了三通阀在不同阀位及不同工况下的流动特性,建立了数值仿真模型,绘制流量特性曲线和流量分配曲线,并通过流量试验数据进行验证。研究发现:阀中腔易产生低速涡旋,降低阀流通能力,该现象在中间开度影响更为明显;出口总流量较大时,阀芯受不平衡力矩,影响阀开启和关闭性能;出口总流量较小时,30%~80%之间的阀位调节性能较弱;三通阀两入口管路内压力不等导致一部分阀位失去调节功能,且在两入口管路内压力差一定的条件下,三通总流量越小,阀位失效范围越大。研究结果可为给该类阀门结构优化设计提供理论指导和依据。

高温快开阀的研制

介绍了高温快开阀在脉冲气体冲刷测试装置中的作用、主要性能及工作原理,分析了高温快开阀的结构特点,给出了泄漏率的测试方法。

航空航天领域用三超截止阀的技术研究

针对航空航天领域的特种试验装置使用的三超截止阀的相关技术进行研究,介绍了材料高温蠕变性能、超声速振动噪声发生机理及控制方法、流体动力学等基础理论研究,以及主要部件物理量耦合数值分析。对产品结构设计技术进行介绍,其核心技术主要体现在:内件(阀座、阀芯、阀杆)及隔热套管的选材及处理工艺,特别是耐温2000℃的钽钨合金、钽铌合金或钨铜合金,为防止高温氧化,在组装前要进行真空镀铱;阀体隔热及阀座、阀芯冷却结构设计;执行机构的设计与选择,对超高压阀门设计了高低压双气缸双排放特殊结构;阻尼缓冲机构的设计,设计了液压、弹簧、节流锥三种阻尼结构,收到良好使用效果。

消胀散治疗单纯胸腰椎骨折后胃肠功能障碍的前瞻性研究

目的:评价消胀散对单纯性胸腰椎骨折胃肠功能障碍的疗效。方法:2010年10月—2011年8月,用随机数字表法,随机分为观察组和对照组治疗组男18例,女12例,年龄21～56岁,平均(43.15±5.18)岁,病程1～44h;对照组男19例,女10例,年龄19～54岁,平均(46.21±3.27)岁,病程1.5～42h。治疗组服用消胀散,对照组给予莫沙必利胶囊口服,比较两组胃肠道功能恢复情况、肛门首次排气时间。结果:治疗组胃肠道功能恢复时间(6.28±1.34)h,明显短于对照组(11.38±3.28)h;治疗组肛门首次排气时间(14.22±10.70)h,明显短于对照组(23.08±9.27)h;治疗组的总有效率明显高于对照组。结论:对稳定性胸腰椎骨折后胃肠功能障碍的恢复,两种方法治疗均有效,但消胀散疗效优于莫沙必利胶囊,并且不良反应少。

复杂载荷下含未焊透缺陷压力管道塑性极限载荷分析

针对净截面垮塌(NSC)准则仅适用于拉、弯组合载荷的局限性,根据压力管道实际受力特点,提出了一种基于内压/弯矩/扭矩复杂载荷作用下的含未焊透缺陷压力管道塑性极限载荷理论分析方法及其表达式,该方法还充分考虑了管道曲率(管径比)、未焊透缺陷环向长度、深度对压力管道塑性极限载荷的影响。借助有限元分析方法对含各类未焊透缺陷的压力管道塑性极限载荷进行了数值计算并与理论值进行了比较。结果表明:该方法能较好地反映含未焊透缺陷压力管道的实际承载能力,结果可靠,可大大提高含未焊透缺陷压力管道安全评定的有效性。

基于循环J积分的压力容器疲劳寿命预测的数值模拟

开发出一种基于三维弹塑性循环J积分(△J)的压力容器疲劳寿命预测的数值模拟技术。对1台含内壁纵向表面裂纹的实物压力容器进行有限元数值模拟计算和试验测试,结果显示:初始椭圆形表面裂纹在疲劳扩展过程中形状逐渐趋圆并保持圆形继续扩展。裂纹疲劳扩展过程是一个非等速的扩展过程,扩展速度呈现越来越快的趋势。基于△J的疲劳寿命预测的数值模拟结果较之基于应力强度因子幅△K的结果具有更高的精度,满足工程要求。该技术对于在役含缺陷压力容器的疲劳寿命预测具有重要的应用价值。

共面裂纹疲劳扩展干涉的数值模拟

在工程结构的疲劳断裂中常常存在共面多裂纹相互干涉的现象,它们之间的相互作用将直接影响到结构的疲劳寿命.运用数值模拟法对承受拉伸疲劳载荷的有限平板上三个初始半圆形共面表面裂纹在疲劳扩展过程中的相互干涉和合并过程作了较为系统的研究,得到了共面裂纹在形状变化及应力强度因子方面的相互干涉效应.数值模拟法相对于重绘法和瞬间合并法能较精确地预测结构的疲劳寿命,从而可有效地预防结构的失效.