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轴流式止回阀不同流量下的启闭状态研究

阀门 2024年第5期 577-580,597页

作者：吴小康谷金龙周晨朱凌霞虞戈田晓莎中核苏阀科技实业股份有限公司江苏苏州215129

本文通过有限元软件Fluent对不同流量下轴流式止回阀的启闭状态进行了大量的相关研究,内容包括正向和反向介质流动下阀瓣受力情况分析、介质流量与开度的关系、介质流量与阀瓣受力情况的关系、阀门流量系数及流阻系数。给出了不同流量... 详细信息

本文通过有限元软件Fluent对不同流量下轴流式止回阀的启闭状态进行了大量的相关研究,内容包括正向和反向介质流动下阀瓣受力情况分析、介质流量与开度的关系、介质流量与阀瓣受力情况的关系、阀门流量系数及流阻系数。给出了不同流量情况下确定轴流式止回阀开度的相关方法,对轴流式止回阀的设计具有一定的参考意义。

关键词：轴流式止回阀数值分析不同开度启闭状态

轴流式止回阀在长距离高扬程输水泵站工程中的水锤防护研究

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中国农村水利水电 2023年第7期 195-199,205页

作者：范征孙江河甘肃省水利水电勘测设计研究院有限责任公司甘肃兰州730000

针对长距离高扬程泵站在事故停泵后,导致输水系统沿线发生水柱分离及瞬态高压等严重水锤现象,基于瞬变流理论及特征线法,结合水柱分离数学模型,推导了轴流式止回阀边界条件,并建立输水工程系统的数学模型。针对工程实例中应用轴流式止... 详细信息

针对长距离高扬程泵站在事故停泵后,导致输水系统沿线发生水柱分离及瞬态高压等严重水锤现象,基于瞬变流理论及特征线法,结合水柱分离数学模型,推导了轴流式止回阀边界条件,并建立输水工程系统的数学模型。针对工程实例中应用轴流式止回阀的防护措施防护效果进行数值模拟。通过对轴流式止回阀不同装设位置的工况进行数值模拟,并对管线瞬态压力的变化进行比较,得到在长距离高扬程泵站管线中轴流式止回阀宜布置在管线的中后段,且停泵后易产生弥合高压水锤的位置的结论,对应用轴流式止回阀作为长距离高扬程输水系统的泵站水锤防护措施提供了新思路。

关键词：水锤防护轴流式止回阀长距离高扬程泵站输水事故停泵

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轴流式止回阀缓冲结构参数对止回性能的影响

机床与液压 2023年第24期51卷 128-133,163页

作者：张立强刘岱阳兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050

针对轴流式止回阀的止回性能,通过动网格数值试验的方法,采用正交试验设计和极差分析,研究缓冲结构的活塞直径、活塞行程、阻尼孔直径3个结构参数对阀瓣止回性能的影响。分析3个结构参数对止回性能的权重影响;以阀瓣的完全闭合时间及止... 详细信息

针对轴流式止回阀的止回性能,通过动网格数值试验的方法,采用正交试验设计和极差分析,研究缓冲结构的活塞直径、活塞行程、阻尼孔直径3个结构参数对阀瓣止回性能的影响。分析3个结构参数对止回性能的权重影响;以阀瓣的完全闭合时间及止回过程中的最大液动力为目标进行多目标优化设计,在保证瞬态液动力尽可能小的情况下减少阀瓣的闭合时间,实现“快关缓闭”,提升阀门的稳定性。结果表明:笛形缓冲结构在0.0352 s时,由于通孔面积变化导致缓冲阻尼发生突变,使得阀瓣闭合过程中发生震颤,而改进后的缓冲结构具有恒定的阻尼,提升了阀瓣运动的稳定性;通过对3个结构参数的正交试验结果进行极差分析可知,3个结构参数对于阀瓣闭合时间的影响程度排序为:活塞直径(0.0218)>缓冲行程(0.0178)>阻尼孔直径(0.0135),对于最大液动力的影响程度排序为:缓冲行程(204107)>活塞直径(140362)>阻尼孔直径(140086);缩短阀门的止回时间与减小阀芯振动是两个相悖的目标,不存在唯一的最优结构参数,应根据实际工况选取适当的优化结果。

关键词：轴流式止回阀缓冲结构快关缓闭影响权重多目标优化

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轴流式止回阀流阻/阀芯振动的多目标研究

轴流式止回阀流阻/阀芯振动的多目标研究

作者：刘岱阳兰州理工大学

学位级别：硕士

作为管线系统中一类重要的阀门,止回阀能够阻止流体介质反向流动,避免上游水力设备因反向水锤冲击而产生损坏。在众多类型的止回阀中,轴流式止回阀因其独特的流道结构设计而具有正向流阻低、启闭迅速以及可靠性高等优点,进而得到了广泛... 详细信息

作为管线系统中一类重要的阀门,止回阀能够阻止流体介质反向流动,避免上游水力设备因反向水锤冲击而产生损坏。在众多类型的止回阀中,轴流式止回阀因其独特的流道结构设计而具有正向流阻低、启闭迅速以及可靠性高等优点,进而得到了广泛的应用。然而,就轴流式止回阀的现有产品而言,由于其内部的流道结构参数设计并没有一套完整的理论体系,因此在正向流动工况下容易出现流阻过大、阀芯振动剧烈等问题。此外,在止回过程中,阀瓣会在反向水锤冲击的作用下迅速闭合,与阀体产生高速碰撞,进而造成阀芯剧烈振动,严重时可能会出现阀瓣变形以及阀体损坏的情况。针对上述问题,本文结合轴流式止回阀的现有产品,使用理论分析与数值试验相结合的方法,对轴流式止回阀的正向流阻、阀芯振动以及反向止回性能进行多目标优化研究,具体完成了以下工作:(1)明确轴流式止回阀的2个优化目标:在降低其正向流阻的基础上减小阀芯振动。并依此对轴流式止回阀的内部流道结构参数进行分析。通过对比不同回转体型线的优缺点,选取椭圆簇法作为阀芯回转体型线的设计方案。之后,采用试验设计(DOE)和敏感度分析等方法,得到对轴流式止回阀正向流阻影响较大的结构参数,并将其设定为主要结构参数(优化对象),为后期的多目标优化提供理论依据。(2)对轴流式止回阀进行多目标优化。首先,通过试验设计,得到主要结构参数在不同水平组合形式下的目标样本点分布情况,之后使用RBF神经网络拟合出主要结构参数关于2个被优化目标的全局试验结果,同时给出初步优化方案。最后,利用NSGA-II遗传算法对2个目标的全局试验结果进行多目标优化,得到同时满足2个目标的Pareto最优解集,并针对不同工况给出对应的优化结果。(3)结合轴流式止回阀自身的结构特点和实际工况,对阀芯的内部结构进行改进,以提升其抗水锤性能。首先,利用动网格技术,分别对2种不同止回工况下(出口压力1MPa和2MPa)装有圆柱型、圆锥型以及节流槽型环隙式缓冲结构的轴流式止回阀进行动态数值试验,对比分析一个启闭周期之内阀瓣的位移、速度以及阀芯内部的瞬态液动力曲线,从而为轴流式止回阀设计出综合性能最均衡的缓冲结构。其次,参考特斯拉反向阻塞结构的工作原理,对轴流式止回阀的阀芯支撑板进行改进,以减小止回过程中反向水锤对阀芯造成的冲击。

关键词：轴流式止回阀多目标优化 RBF神经网络快关缓闭抗水锤性能

基于动网格的轴流式止回阀关闭过程动态特性分析

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流体机械 2023年第10期51卷 69-75页

作者：李树勋刘斌才吴翰林沈恒云刘太雨兰州理工大学石油化工学院兰州730050 机械工业泵及特殊阀门工程研究中心兰州730050

针对液化天然气用轴流式止回阀使用过程中可能发生的水锤问题,利用FLUENT动网格方法对两种不同型号(优化前、后)的阀门内部动态流场及阀瓣运动状态进行研究,分析优化前、后的阀门在相同工况下的动态特性。结果表明:止回阀关闭瞬间,优化... 详细信息

针对液化天然气用轴流式止回阀使用过程中可能发生的水锤问题,利用FLUENT动网格方法对两种不同型号(优化前、后)的阀门内部动态流场及阀瓣运动状态进行研究,分析优化前、后的阀门在相同工况下的动态特性。结果表明:止回阀关闭瞬间,优化后阀瓣受力相比优化前降低了70 N,优化后阀瓣运动速度相比优化前减小了0.674 m/s,这样阀瓣对阀座的冲击力相对更小,有利于保证阀座的使用寿命,同时有利于减小碰撞过程对管路系统的影响;FLUENT动网格方法能够预测止回阀关闭过程中“快关缓闭”的阀瓣运动特征,同时模拟得到的阀瓣运动状态以及止回阀内部动态流场特征,对轴流式止回阀的设计及选型具有重要的参考价值。

关键词：轴流式止回阀动网格动态特性数值模拟

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轴流式止回阀的流动场协同分析与减阻设计

浙江大学学报（工学版） 2018年第1期52卷 29-35,159页

作者：吴施熠徽罗坤樊建人浙江大学能源清洁利用国家重点实验室浙江杭州310027

为了分析轴流式止回阀流阻性能,探究阀内结构优化设计方法,引入场协同原理,将该原理从层流推广至湍流.利用Fluent软件对2种不同型号(优化前、后)阀门的内流场进行数值模拟和流动场协同分析,得到压降、流速分布、流动场协同角余弦值分布... 详细信息

为了分析轴流式止回阀流阻性能,探究阀内结构优化设计方法,引入场协同原理,将该原理从层流推广至湍流.利用Fluent软件对2种不同型号(优化前、后)阀门的内流场进行数值模拟和流动场协同分析,得到压降、流速分布、流动场协同角余弦值分布和有效黏性系数.结果表明:优化后阀内流体的速度场与速度梯度场整体上的协同程度更差,有效黏性系数更小,减阻效果明显,能耗降低;通过对比分析流速分布和流动场协同角余弦值分布,还能从局部流动场协同的角度揭示流阻的变化机理.基于流动场协同原理在流动减阻研究中的优势,提出2种阀结构优化设计的思路.

关键词：场协同原理流动减阻轴流式止回阀

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低温大口径高压轴流式止回阀研制

流体机械 2023年第3期51卷 64-68,76页

作者：郑庆伦陈皓合肥通用机械研究院有限公司合肥230031 圣博莱阀门有限公司上海201499

针对高压大口径轴流式止回阀超低温工况密封失效,特别是经过高压试验或者高压下开关动作后密封面损坏,阀门无法满足长周期稳定运行问题,设计了一种具有特殊阀内密封结构的高压轴流式止回阀。使用有限元软件对改进后的阀体结构进行强度... 详细信息

针对高压大口径轴流式止回阀超低温工况密封失效,特别是经过高压试验或者高压下开关动作后密封面损坏,阀门无法满足长周期稳定运行问题,设计了一种具有特殊阀内密封结构的高压轴流式止回阀。使用有限元软件对改进后的阀体结构进行强度分析校核;以相关型式试验论证,将阀门置于-196℃试验温度下,进行2 000次的阀门整机低温疲劳寿命试验,试验全过程中最大泄漏率为1 700 m L/min,远远低于标准规定上限值3 600 m L/min;经江苏LNG现场使用,结果表明通过结构优化,低温大口径高压轴流式止回阀性能完全满足LNG装置及超低温工况要求,主要性能和技术指标达到了国际上同类阀门的水平。

关键词：低温大口径高压轴流式止回阀型式试验

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基于轴流式止回阀的高扬程水锤防护措施研究

给水排水 2023年第7期49卷 125-129页

作者：马国民宁夏水投清水河城乡供水有限公司银川750004

为了解决高扬程泵送流供水系统事故掉电时水倒流时间较短,水泵出水管采用普通止回阀或两阶段缓闭止回阀关阀时易产生水锤扰动的问题,通过构建稳态和瞬态水锤防护分析模型的方法,研究轴流式止回阀水锤防护效果,实践结果表明:水泵出水管... 详细信息

为了解决高扬程泵送流供水系统事故掉电时水倒流时间较短,水泵出水管采用普通止回阀或两阶段缓闭止回阀关阀时易产生水锤扰动的问题,通过构建稳态和瞬态水锤防护分析模型的方法,研究轴流式止回阀水锤防护效果,实践结果表明:水泵出水管采用轴流式止回阀可在零流速时完成关阀,不会增加额外的关阀水锤,更有利于高扬程泵送流供水系统水锤防护。轴流式止回阀与气压罐、空气阀、调压塔等设备联合使用可有效缓解水锤负压问题,保证供水安全。

关键词：高扬程长距离输水工程泵送流水锤防护轴流式止回阀

轴流式止回阀阀瓣开启动态特性分析及结构改进

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化工机械 2023年第5期50卷 649-654,684页

作者：张希恒鱼荣芳兰州理工大学石油化工学院

通过数值分析软件Fluent,借助动网格技术,分析轴流式止回阀开启过程振荡现象以及振荡原因,并通过结构改进研究止回阀开启动态特性,减小阀瓣振荡。结果表明:止回阀运动过程中,阀门振荡是由于导流罩内部和阀体流道之间压差的变化、导流罩... 详细信息

通过数值分析软件Fluent,借助动网格技术,分析轴流式止回阀开启过程振荡现象以及振荡原因,并通过结构改进研究止回阀开启动态特性,减小阀瓣振荡。结果表明:止回阀运动过程中,阀门振荡是由于导流罩内部和阀体流道之间压差的变化、导流罩内部流体出现的涡旋以及阀瓣背压的扰动引起的。导流罩尾部开孔后阀门振荡现象减弱,开启时间缩短,满足导流罩与阀瓣无接触碰撞的要求,延长了阀门使用寿命。

关键词：轴流式止回阀开启动态特性阀瓣振荡结构改进动网格技术