旋流式套筒阀结构改进及流场空化研究

以DN 2000大口径套筒阀为研究对象,将阀内直流式套筒设计为旋流式套筒。采用Fluent数值模拟方法分析套筒阀不同开度下的压力、流线等,研究直流式和旋流式套筒对流场特性的影响,并对比阀内空化现象。结果表明:给定压差条件为0.8 MPa时,流体通过直流式套筒阀后,在出口段管壁处产生空化现象;流体通过旋流式套筒阀后呈螺旋状流动,在管道中心形成空化现象,且旋流式套筒阀内产生的气相与空化强度均小于直流式套筒阀。因此,旋流式套筒阀比直流式套筒阀具有一定的抗空化性能,能够防止空化对阀内零件和管道壁面的破坏。

套筒阀消能与气蚀研究及结构改进

对套筒阀的消能率进行研究,建立三维模型并利用Fluent仿真软件对其进行内部流场的数值模拟,分析了传统套筒阀不同开度下的流场分布及消能效果。通过结构改进,提出一种新型的旋流式套筒阀,研究旋流式套筒阀套筒窗口切向角的变化对阀消能效果的影响,对比分析了传统套筒阀和旋流式套筒阀在各开度下的消能效果及气蚀特性。结果表明:传统套筒阀消能效果低于旋流式套筒阀,且在管壁及套筒处易发生气蚀现象;增大旋流式套筒的切向角能够提高其消能效果,且管壁及套筒处不易发生气蚀现象。综合消能率及气蚀分析,槽口切向角为30°时旋流式套筒阀消能降压效果较好,阀内含气率较低,能够防止气蚀对阀内零件及管道壁面的破坏。

基于响应面法的超高压大口径闸阀阀体多目标优化

以某超高压大口径核级闸阀为研究对象,对其全开状态下的受力进行有限元分析,应力云图显示最大等效应力大于材料许用应力。且因其质量过大,装运困难,故对闸阀阀体进行多目标优化。选择5个输入变量和3个目标函数,对筛选出的敏感度较高的设计变量与其对应的目标函数构建响应面代理模型,耦合MOGA遗传算法得到优化结果。结果显示:最大等效应力降低了29.3%,阀体质量下降了5.5%,最大变形量减小了0.00052 mm。