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    沟槽闸阀流固热祸合分析及阀杆与闸板拉伸试验分析

    作者:喆庆阀门 日期:2017-02-01
    内容摘要:沟槽闸阀主要作为接通或切断管道中的介质用,即全开或全闭使用。在核电站中,闸阀受到高温高压流体的作用,必然会产生变形及应力。为了防止全开时闸阀变形或应力超过许用值而造成的结构破坏, 对其进行计算。由于沟槽闸阀工作时结构的变形很小,对流体流动状态及温度的变化影响也很小,故此处只考虑流体压力及温度对闸阀结构的影响,即单向藕合作用。沟槽闸阀

    沟槽闸阀主要作为接通或切断管道中的介质用,即全开或全闭使用。在核电站中,闸阀受到高温高压流体的作用,必然会产生变形及应力。为了防止全开时闸阀变形或应力超过许用值而造成的结构破坏,   对其进行计算。由于沟槽闸阀工作时结构的变形很小,对流体流动状态及温度的变化影响也很小,故此处只考虑流体压力及温度对闸阀结构的影响,即单向藕合作用。沟槽闸阀的三维实体模型要能准确地反映结构的实际情况,同时在保证计算精度的前提下,模型应尽可能简化。闸阀的承压边界主要包括阀体、阀盖和闸板,从力学特性上分析,可以认为阀体、阀盖和闸板作为一个整体来承受内压。因此,在建立有限元模型时,将阀体、阀盖和闸板作为一个整体进行建模,忽略它们之间的连接螺栓。简化处理一些不影响闸阀总体性能的特征,忽略一些不   的倒角,得到计算模型。
      沟槽闸阀主要由阀体、闸板、阀杆、阀盖、填料等部件组成,它们均会承受流体的压力和温度载荷。热源是求解温度场的重要边界条件,闸阀温度场的热源是流体。将流体的温度载荷作用在闸阀的内壁面,外壁面暴露在空气中,对外壁面施加相应的对流换热边界条件。计算后得到闸阀的温度场分布,主要承压部件的温度值均在322-330℃闸阀上部由于距内壁面较远,温度梯度比较明显。
      沟槽闸阀气体内漏喷流声场的数值模拟:
      1、针对闸阀气体内漏喷流过程,考虑喷流速度对声传播的影响,气动力声方程为基础,采用时域差分法,边界处理上综合使用了全反射和无反射两种边界条件,建立了闸阀气体内漏声场数值模拟方法。
      2、声场模拟结果表明:内漏喷流噪声的传播受内漏气流喷柱扰动和闸阀内壁反射等因素的影响,具有很强的方向性,而且不同的开度对应不同的喷柱状态和喷射角度,这都直接影响着下游声场的指向性和声压的分布。
      3、闸阀内漏形成的2处喷流声源,其向上、下游声场传播过程中,   大声压尸,随着取样半径R的增大逐渐降低。在相同取样半径上下游   大声压比上游   大声压大15-30db。
      4、在闸板与阀体内壁面形成的扩压空间,两次截流所产生的喷流噪声在此空间相互作用,形成大量的声涡。该处声压   强,是声学检测的   佳位置。
      沟槽闸阀流固热祸合分析及阀杆与闸板拉伸试验分析:
      1、由于流道截面积在阀座部位产生变化,流体在此处产生压力波动,并在底部产生涡流,减小阀座部位流道截面积的变化能减小涡流损失。
      2、由于流体的流动速度快,在流经闸阀的过程中温度下降的趋势很小。阀座部位产生涡流,流体压力能转换成热能使壁面底部温度升高。
      3、在不限制闸阀整体自由变形的情况下,与流体压力相比,因热产生的变形较大,而应力较小,热变形能减小闸阀因流体压力而产生的应力。
      4、闸阀运动件失效模式主要为阀杆头部剪切失效及闸板T形槽弯曲失效,其中又以闸板T形槽弯曲失效为主,需要引起足够重视。
      5、对于闸板T形槽的失效,应主要考虑弯曲应力对其造成的影响。
      6、对于闸阀运动件的尺寸设计:应先依据阀门的口径、压力计算出阀杆在开启时所承受的   大拉力尸,依据   大拉力尸确定阀杆的材料及   小阀杆螺纹尺寸,再依据计算出的阀杆螺纹承载力来核算阀杆头部及闸板T形槽尺寸。
      7、闸板T形槽高度H增大能够有效增加其抗弯曲能力,在阀杆头部高度h满足要求的前提下,设计时增大H值比增大B值   有效。
      沟槽闸阀气体内漏喷流声场进行模拟,分析其声场特性,为阀门内漏的声学检测提供依据。阀门气体内漏喷流噪声源成份复杂,可看作由单极子、偶极子和四极子声源共同作用的结果。四极子声源在喷流噪声中占主导地位,所以选取四极子声作为闸阀气体内漏喷流噪声源。沟槽闸阀气体内漏过程中,由于气体湍流流动及阀体壁面的影响,内漏噪声分布复杂。在闸板与阀体底面形成的扩压空间里,两次截流所产生的噪声在此空间相互作用,形成大量的声涡,也是整个闸阀中声场   强的位置。随着开度h的变小,扩压空间随之减小,空腔内的声压也降低。下游声场强度受h影响很小,但对声场的指向性影响很大。