ANSYS在阀门研发中的应用.pdf

《ANSYS在阀门研发中的应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第43卷第1期学术研究化工设计通讯2017年1月AcademicResearchChemicalEngineeringDesignCommunicationsANSYS在阀门研发中的应用雷鹏，汪小峰，冯立斌（安徽铜都流体科技股份有限公司，安徽桐城244000）摘要：阀门结构较为复杂，在设计过程中需要借助功能性软件。ANSYS是当前设计阀门最便捷、最有效的软件，通过ANSYS可对阀门实际情况进行模拟，并对各种结构进行有效演练。ANSYS是当前应用最为广泛的阀门仿真软件，就ANSYS在阀门研发设计中的应用展开分

2、析，为阀门研发提供理论基础。关键词：ANSYS；阀门；研发中图分类号：TH134文献标志码：A文章编号：1003–6490（2017）01–0172–02ApplicationofANSYSinValveR&DLeiPeng，WangXiao-feng，FengLi-binAbstract：Thevalvestructureismorecomplicated.Inthedesignprocess，ANSYSisthemostconvenientandeffectivesoftwareforthedesign

3、ofthevalve.ANSYScansimulatetheactualsituationofthevalveandcarryouttheeffectiveexerciseofthevariousstructures.ANSYSiscurrentlythemostwidelyusedvalvesimulationsoftware，ANSYSinthevalveR&Ddesignapplicationanalysis，toprovideatheoreticalbasisforvalveresearchandd

4、evelopment.Keywords：ANSYS；valve；R&D当前无论在流体机械或是流体传动控制系统中，需要使用2基于ANSYS的阀门阻力系数研究阀门作为系统构建，在流体系统中阀门主要作用是控制流体2.1研究模型的压力、流量、方向等，使得流体系统可稳定运行。ANSYS本文以闸阀为例进行ANSYS软件对阀门阻力系数研究。已经是当前阀门研发中必不可少的软件，通过ANSYS可对各对闸阀进行模型简化后只需建立带有闸板的闸阀通道模型即种情况进行模拟，控制各项因素。可。设闸阀下端点为坐标原点建立坐标系，在闸板开

5、度为5001ANSYS模拟低温环境下阀门研发情况下其几何模型见图1。1.1材料的物性参数该低温蝶阀主体结构采用特定不锈钢材质，公称直径为（0,50）（104,50）（112,50）（216,50）3DN250，密度为8000kg/m。在研发设计中采用长颈阀盖结构，将填料函隔离在低温区域外，并选用耐低温的石墨材料（104,25）（112,25）作为填充料，石墨材料一般问柔性石墨。设计计算中取平均导热率87W/（m·K），平均比热容为510J/（kg·K），密度为（0,0）（216,0）31530kg/m。图1

6、闸板几何模型1.2瞬间传热分析将阀门进口速度与进口压强作为进口边界条件，设参考瞬态平衡表达如下：系为绝对参考系，此条件下给予阀门一定均匀流向流体作用，[C]{T}+[K]{T}={Q}设其垂直于进口面，流速为1、2、3、4、5m/s，进口表面压其中[K]为传导矩阵，[C]为比热矩阵，{T}为节点温度强为2kPa。流体在出口处为自由流方式，出口表面压强为0.固向量，{T}为温度对时间求导，{Q}为节点热流率向量。壁质点满足无滑移，因此壁面速度为0。根据闸阀特点，对其实际传热中，材料特性参数、边界条件等与温度有

7、一定采用k-ξ而方程湍流模型，通过ANSYS软件对其进行分析，相关性，因此瞬态热平衡表达式如下：ANSYS软件中的FLOTRANCFD可对阀门内部流场特性进行[C（T）]{T}+[K（T）]{T}={Q（T）}科学模拟。1.2.1ANSYS瞬态传热分析主要过程2.2闸阀阻力系数计算建模：建模时首先需要定义材料属性，对构成材料的导3设定水温条件为20℃，此条件下水密度为998.2kg/m，黏热系数、比热进行科学定义。平均导热率87W/（m·K），平度为100.5μpa.s.设阀门内径DN50时其开度分别为10

8、%、20%、3均比热容为510J/（kg·K），密度为1530kg/m。建模选取网30%、40%、50%、60%、75%、100%，流速为1、2、3、4、格单元边长为0.001，并对不同面积定义材料属性。5m/s，模拟此条件下闸阀内部节点压力场。1.2.2瞬态传热分析根据流体力学可知，阀门阻力特性可定义为：Δp=ξρu2/2。使用POSTI对模型进行后处理，将热传流系数设置为Δp其中为阀门前有压力差，ξ为阻力系数