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ZDLP单座调节阀的流固耦合分析步骤
更新时间:2019-12-26   点击次数:1002次
   ZDLP单座调节阀的流固耦合分析步骤
  ZDLP单座调节阀在水利、电站、化工、石油、冶金等过程控制系统中起着重要作用,然而调节阀在某些工况下产生的振动往往成为引起各种事故的主要原因,振动严重时甚至影响系统安全平稳地运行。导致调节阀振动的主要原因是阀体内部流体流动的不稳定性,与流固耦合作用直接相关。
  由于调节阀阀芯-阀杆系统动力学方程中的流体力Fl(t)无法用准确的解析表达式表示出来,需要通过有限元流固耦合方法计算得到。采用ANSYS软件中的CFD模块对调节阀内部流场进行分析计算,首先建立内部流场的几何模型,然后对不同工况下的调节阀流场进行计算,求得流体力。调节阀内部流场几何模型可以通过三维建模软件来建立,计算流场时需要对ANSYS中的CFD模块的流固耦合方法进行改进。
  通过ANSYS软件物理环境方法对阀芯-阀杆系统进行流固耦合分析。阀芯-阀杆会在流体力作用下发生位移,位移的大小将改变阀芯移动壁面边界,从而显著影响流场的形状。流固耦合分析通过在结构分析中得到阀芯移动壁面位移,用于流场分析。具体流固耦合分析的典型步骤如下:
  1.创建整个几何模型:包括流体区域和调节阀阀体结构区域。
  2.创建流体物理环境:给流体区域赋予单元类型,还要确定迭代次数,激活湍流模型,施加边界条件。
  3.创建结构物理环境:清除在流体物理环境中设定的信息,准备定义结构物理环境。转换单元类型并设定单元选项,将流体区域单元设定为NULL,将结构区域赋予单元类型,施加结构边界条件,定义合适的载荷步和求解选项,然后写入结构物理环境文件。
  4.流体/结构求解循环:在本系统中,入口的速度作为总体收敛的准则。当两次Flotran求解的入口速度差值足够小时,求解结束。初始Flotran分析设置的迭代次数应当多一些,以利于较好地收敛。随后的流体分析由于是在前一次流体分析基础上重启动,因此,迭代次数可以少一些。结构分析同样也需要重启动。对于非线性分析,节点必须在重启动以前恢复到初始位置。

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