球形排污阀流场分析报告书汇总

1、球形排污阀流场分析报告书xxxx2014年 8 月题目：基于球形排污阀的流场分析二级学院：专业：机械工程学院机械工程（应）班级：2013学生姓名：xx学号：xx指导教师姓名：xx职称：教授评阅教师姓名：xx职称：教授球形排污阀流场分析报告书目录第一部分 设计调研 第二部分 设计说明 第三部分 总结 球形排污阀流场分析报告书第一部分 设计调研1 引言设计整体高温球阀是采用新型密封材料为阀座 , 经同类产品聚四氟乙烯做密 封的球阀 , 使用寿命提高了 3-5倍。具有性能稳定、密封可靠、磨擦力小、开关轻 便、耐高温、耐磨、耐油、耐腐蚀、使用寿命长等优点， “工洲”牌高温球阀与 截止阀、柱塞阀、 排污

2、阀，结构长度相符， 扩大了球阀使用范围， 广泛用于石油、 化工、橡胶、造纸、制药等行业，可替代截止阀、柱塞阀、快速排污阀。适用介质：水、蒸汽、导热油等酸类，使用温度： 350。该型阀门中的 球体、密封圈采用了特殊的加工工艺和最新密封材料， 使球体表面粗糙度和圆度 达到标准要求，从而提高了密封性能和使用寿命、耐高温的能力。控制方式自动 电动开启机构分定时控制和压差控制两种方式，采用定时控制时，设有 微电脑定时时控开关，可按设定时间要求实现自动清洗排污；采用压差控制 时，安装有差压控制器，当进出水口的压差达到设定值(一般取为0.04MPa)时 , 可实现自动清洗排污，不需要进行人工操作。此时排污口

3、安装电动排污 阀，水流导向阀和电动排污阀实现联动。性能参数型号公称 压力 (MPa)强度试 验压力 (MPa)密封试适用介质验压 (MPa)适用温度 ()QQ641M1.62.41.8-28 +300/F-16C(M/F)导热油、水、蒸汽、气体、油品、硝酸类腐蚀QQ641M2.54.02.8-28 +350性介质、醋酸类腐蚀性介质/F-25C(PPN)主要零部件材料序号零部件名称材料1阀体球墨铸铁、碳素钢、铸不锈钢2密封圈(M/F) 高强度耐磨碳结石墨 300 (PPN)对莅聚苯、温度 3503球不锈钢4填料聚四氟乙烯5填料压盖QT450 10球墨铸铁6阀杆碳素钢、铬不锈钢7手柄碳钢排污阀主要

4、技术参数：型号规格L尺寸DD 1D 2z-dHbQQ641M/F-16151159565454-148514球形排污阀流场分析报告书2013010575554-1495162514011585654-141031632165135100784-181051840180145110854-1812018502001601251004-1819520652201801451204-1819520802501951601358-18215221002802151801558-1825524本文分析流程在 workbench 下制作完成，其流程如下所示：球形排污阀流场分析报告书第二部分 设计说明本文基

5、于流体力学知识和 workbench 平台，对排污阀流道内部进行简易 的流场模拟。基于两侧不同的压力、温度、速度的设置，分析流体对阀体温 度变化的影响。为了对上述效果的实现，分以下几步骤：A. 建立 3D 模型本文依据 solidworks 三维建模软件，参考“ 排污阀主要技术参数 ”表， 简化了原排污阀实际模型， 只要简化的结果不影响实际研究分析结果的准确 性的目的即可。实际建立模型如下所示：其内部流道与外部阀体配合简图如下：球形排污阀流场分析报告书B. 流体域设置由于要在 fluent 里计算流场，故需要进行流体域和固体域划分。本例中 需要对排污阀进口、出口以及流固边界层的设置。如下图：C

6、. 划分网格网格划分的好坏决定了研究问题求解的准确性，也兼衡了求解精度和求 解速度。在本例中网格划分的关键在于边界面的处理以及部件内各组件的一 致搭配，否则，会出现流体域边界与固体域边界节点链接错位的状况。这会 造成计算结果的重大误差。如下左图表示为边界连接错位，右图表示连接完 好的情况。其次，边界膨胀层的处理，由于流体域在边界层面上流速、压强梯度变化 大。为了能细微、确切、实际的反映边界层流体运动的真实情况。故而，需 要细化网格处理边界即膨胀层设置的引入。最后整体结构网格划分效果图如下其三维体效果如下，便于直观观察网格质量好坏球形排污阀流场分析报告书球形排污阀流场分析报告书C.求解器的设置

7、本文采用求解基于 fluent 软件进行有限差分法求解。在 mesh 中网格划分完毕后将数据导入到 fluent 内进行求解Fluent 依据有限差分法原理分析对象，具有计算精准、可靠性高的优点 已是流体分析领域主流应用软件之一。将网格模型读入 Fluent 如下图：单位制的确定， Fluent 默认的长度单位是 M，故得对单位进行转换，下图：其包含建立模型在 X、Y、Z 方向尺寸大小。球形排污阀流场分析报告书求解选项预设置：本次基于压力基求解器计算，其以动量和压力为基本变量，通过连续性方程导出压力和速度的耦合算法。分析流体运动模型及介质材料确定：流体介质为水，阀体材料为合金钢流、固区域：球形

8、排污阀流场分析报告书流体区域参数设置：固体区域参数设置：边界条件设置：首先确定整体划分哪些分析区域，然后对相应的边界设置，这里边界条件为：进口速度为 2.8 ，出口压强为一个标准大气压。球形排污阀流场分析报告书计算方案确定计算方法与计算控制采用默认，计算初始化如下图：球形排污阀流场分析报告书预先设置计算迭代步子并计算：迭代步数为 500计算迭代结果：在第 106 步时，已经收敛，计算完成各参量各步运行结果曲线变化图：球形排污阀流场分析报告书D.后处理后处理阶段在 CFD中进行，将 fluent 中计算结果导入 CFD中进行后处理将得到的数据导入 CFD中，如下图所示一般后处理，需要读出流线轨迹

9、，流场中压强分布规律等。下图分别为进出口流场的压强分布图：出口的边界条件是一个标准大气压，故上右图表示整个出口的大气压没变化。进口面中，靠近边界面的膨胀层最大为 10960Pa,靠近中心最小。球形排污阀流场分析报告书下图看看边界面的压强分布规律，下图所示：可以发现，从进口面到出口面压强依次降低，靠近进口面最大为10960Pa，靠近出口面达到最小为 10130Pa。也可以以切片形式直观展示，如下图：观察从进口端到出口端的 50 条流线轨迹，如下图所示：球形排污阀流场分析报告书下图反映上图的情况，选取其中 25 条流线轨迹，分析其压强从进口面到出 口面的变化情况。从上图可以看出， 进口面内膨胀层内

10、压强变化较为剧烈。 最终，所有压强均 为一个标准大气压。下图所示为，从进口端内到出口端的 25 条流线速度变化规律，如下：分析得到，进口区域所有初速度均为 2.8m/s ，到出口端一部分升高，另一 部分降低。球形排污阀流场分析报告书第三部分 总结通过本次流场分析报告的设计， 通过 workbench 平台，走过了基本的设计程 序，积累了宝贵的设计经验。从三维的查数据建模，导入到 workbench 的 DM 模块中处理模型和 MESH 模块中划分网格上收益颇多，对以后处理类似问题打好了基础。从 MESH 中导 入数据到 FLUENT 中计算，初步了解了有限差分法计算功能的强大，可以从理 论和仿真方面加深对此问题的深入思考。关于 FLUENT 动网格的应用，以后继 续深入学习。在 CFD