深海阀门湿模态振动特性的研究

以某型号深海阀门的振动特性为研究目标,利用ANSYS Workbench分析软件基于声固耦合法与流固耦合法对结构进行湿模态振动分析,结果表明,深海阀门湿模态的固有频率比干模态的小,2种方法低阶湿模态偏差较小,高阶湿模态偏差较大。进一步得出,水下结构必须要考虑流体对结构的耦合作用,2种方法在计算水下结构低阶湿模态振动特性上具有一致性,工程实际中建议优先采用声固耦合法计算水下结构的湿模态。

深海阀门管线悬跨长度及湿模态涡激振动分析

为防止发生涡激振动确定了深海阀门管线的悬跨段长度,采用ANSYS Workbench软件,利用声固耦合和流固耦合2种方法对阀门管线系统进行了模态分析,对比2种湿模态频率后发现低阶下2种方法的计算值偏差较小,高阶下具有一定的差异。为研究海流力能否引起涡激振动现象,对管线系统进行二维瞬态绕流并得到FFT转换后的升力频域曲线,在提取管线系统固有频率并进行分析后发现在一定条件下管线系统没有发生涡激振动的危险。

深海阀门阀杆填料密封结构的研究与设计

通过对常规阀门几种不同阀杆填料密封结构的分析,然后针对深海的特殊工况,设计出了满足内外受压的深海工况的多重密封的阀杆填料密封结构,为水下阀门的密封提供可靠保障。

深海球阀阀座密封性能分析与优化

由于深海工况复杂,深海阀门密封结构在工作状态中遇到不稳定工况时,难以运用传统的凭借经验以及基于经典力学理论的常规设计方法进行研究。从深海工况出发,设计出具有双向密封结构的阀杆和螺栓固定式阀座的深海球阀;应用有限元数值模拟软件,通过选取阀座密封面上三条特征路径代替整个密封表面,研究其在海水外压以及介质内压综合作用复杂工况下的变形规律,分析其密封性能,得出其变形与密封比压的关系。结果表明:不同路径处阀座的变形量与密封比压的关系不同,阀座两端的变形量与密封比压无关,阀座中间部分的变形量与密封比压变化相反;减小阀座径向厚度可增大密封比压,并使密封面上的密封比压分布更加均匀,并且当厚度较小时,密封比压增大速度更快。基于研究结果对阀座的尺寸进行优化,减小了阀座的径向厚度,使阀座的密封比压分布更加均匀且符合阀门的密封评价标准。