基于CAE、CFD技術(shù)的迷宮式調(diào)節(jié)閥設計應用概述

【摘要】本文基于迷宮式調(diào)節(jié)閥的設計研發(fā)，簡單闡述了CAE、CFD技術(shù)推進設計研發(fā)的作用。從有限元分析的一般方法出發(fā)，結(jié)合迷宮式調(diào)節(jié)閥的節(jié)流降壓特點，具體介紹了流場模擬、應力應變模擬、流固耦合模擬在閥門設計研發(fā)中的應用。本文提出的有限元應用方法可以指導一般閥門的設計研發(fā)。

【關(guān)鍵詞】調(diào)節(jié)閥；迷宮芯包；CAE；CFD；流固耦合

1、前言

當前，在國內(nèi)能源供求形式日益緊張的大環(huán)境下，超超臨界機組在降低煤耗、提高發(fā)電效率、環(huán)境保護上，是最現(xiàn)實、有效、可行的選擇。

上海電力修造總廠有限公司進行超超臨界機組閥門新技術(shù)、新產(chǎn)品新工藝的開發(fā)研制，有效地解決了傳統(tǒng)閥門普遍存在的氣蝕、噪音、振動、泄漏、卡澀等問題。閥門在電站主機的啟動、停機過程中要承受很大的沖擊，其優(yōu)劣直接影響到閥門的壽命。閥門的流通性能和受力狀況是由幾何形狀來決定，合理的幾何結(jié)構(gòu)布置一般都要通過無數(shù)的實驗來測定。由于實驗費用高，周期長，形成一個成熟的產(chǎn)品需要很大的投入以及很長的時間。計算機硬件的發(fā)展使得用數(shù)值模擬的方法來預測閥門的性能以及指導設計和實驗成為可能。通過數(shù)值模擬方法量化閥門內(nèi)流體的流動參數(shù)、閥體閥桿的應力應變，結(jié)合流固耦合理論分析流體和固體的相互影響可以很好指導閥門的設計研發(fā)。

2、數(shù)值模擬

2.1建立幾何模型

以三維造型軟件UGS NX7.0平臺建立閥門幾何模型，迷宮式調(diào)節(jié)閥具有特殊的迷宮式芯包結(jié)構(gòu)，如圖1所示。……