大口徑多級(jí)消能固定錐形閥的設(shè)計(jì)優(yōu)化與驗(yàn)證.pdf

1、大口徑多級(jí)消能固定錐形閥與普通固定錐形閥的區(qū)別是閥門(mén)出口帶有一個(gè)特殊設(shè)計(jì)的導(dǎo)流罩，同時(shí)大口徑多級(jí)消能固定錐形閥進(jìn)行了多項(xiàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，具有普通固定錐形閥的所有特點(diǎn)，除了可用于普通固定錐形閥的對(duì)空消能或者淹沒(méi)消能場(chǎng)合外，還可應(yīng)用于高壓差及管中消能的場(chǎng)合。
　　目前對(duì)大口徑多級(jí)消能固定錐形閥結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究很少，本文利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論和有限元分析方法對(duì)該類(lèi)產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化研究，能夠提高產(chǎn)品的可靠性，降低制造的成本。通過(guò)對(duì)該類(lèi)產(chǎn)品進(jìn)行CFD

2、數(shù)值模擬計(jì)算，計(jì)算其流量系數(shù)，了解其消能效果。
　　本文研究?jī)?nèi)容及結(jié)論主要體現(xiàn)在以下幾方面：
　　（1）對(duì)固定錐形閥的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行分析。結(jié)合某電站項(xiàng)目，分析其使用工況，提出了一種新的多級(jí)消能導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于管中消能場(chǎng)合。
　　（2）模擬強(qiáng)度試驗(yàn)和密封試驗(yàn)工況，通過(guò) SolidWorks Simulation軟件對(duì)該電站DN2400、PN16固定錐形閥初設(shè)方案進(jìn)行分析和優(yōu)化，使產(chǎn)品達(dá)到了輕量化的要求。采用應(yīng)力應(yīng)變及位

3、移試驗(yàn)對(duì)生產(chǎn)的產(chǎn)品實(shí)物進(jìn)行應(yīng)力評(píng)估和位移測(cè)量，將實(shí)測(cè)結(jié)果與有限元分析計(jì)算數(shù)值進(jìn)行比較，結(jié)果表明實(shí)測(cè)值與有限元計(jì)算值基本一致，優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求，從而驗(yàn)證了有限元計(jì)算方法的準(zhǔn)確性，可用于設(shè)計(jì)指導(dǎo)。
　?。?）通過(guò)對(duì)三種固定錐形閥及閥后消能結(jié)構(gòu)的CFD數(shù)值分析比較，選出較優(yōu)的閥后消能結(jié)構(gòu)。
　　（4）提出了模型試驗(yàn)的方法，并按照相似性理論制造縮小比例的DN250、PN16固定錐形閥及閥后消能結(jié)構(gòu)模型，完成模擬工況下的閥門(mén)

4、消能試驗(yàn)，將試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果換算出的流量系數(shù)、消能率與通過(guò) ANSYS Fluent軟件數(shù)值分析計(jì)算出的流量系數(shù)、消能率進(jìn)行對(duì)比分析，證明CFD計(jì)算方法的原理及相關(guān)公式的正確性。
　　本文通過(guò)對(duì)大口徑多級(jí)消能固定錐形閥設(shè)計(jì)優(yōu)化研究，建立了一套固定錐形閥的設(shè)計(jì)優(yōu)化方法、流量系數(shù)、應(yīng)力應(yīng)變和位移的計(jì)算分析方法，同時(shí)建立了試驗(yàn)?zāi)Ｐ筒⑦M(jìn)行了試驗(yàn)，將試驗(yàn)數(shù)據(jù)與數(shù)值分析值進(jìn)行對(duì)比分析，得出了一些有價(jià)值的結(jié)論，為國(guó)內(nèi)大型水利工程中大口徑固定錐形閥的