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基于CPFD方法的锥形阀流量特性模型构建

中国电机工程学报 2020年第22期40卷 7365-7372页

作者：肖惠仁姚禹歌张缦吕俊复张扬清华大学能源与动力工程系北京市海淀区100084

锥形阀作为一种性能优异的灰控阀,具有运行稳定,系统故障率低等特点,经常应用于循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉外置式换热器以及排渣系统中。目前锥形阀流率控制研究尚处于空白状态,缺乏相关数据和理论的支持,工业应用... 详细信息

锥形阀作为一种性能优异的灰控阀,具有运行稳定,系统故障率低等特点,经常应用于循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉外置式换热器以及排渣系统中。目前锥形阀流率控制研究尚处于空白状态,缺乏相关数据和理论的支持,工业应用中也大多是通过经验来配置和使用锥形阀,所以对锥形阀流量特性进行研究,为锥形阀的设计和使用提供理论支持,是十分有必要的。利用计算颗粒流体动力学(computational particle fluid dynamics,CPFD)方法搭建锥形阀流动数值模拟模型,对锥形阀物料流动进行数值模拟,通过对网格数、曳力模型、应力参数等进行选取和调节,得到与实际实验情况相符合的锥形阀流动模型。在选取的工况下,Wen Yu-Ergun曳力模型模拟得到的结果与实验结果匹配度最高;网格密度比取2.24、网格数取35万时,网格质量及模拟速度满足要求;通过参数调节对比,确认了模拟时最佳的密堆积体积分数与应力模型参数值。经验证,选取的模型参数可适用于改文所涉及的几乎所有工况条件,同时可使流量误差控制在±10%以内,床压误差控制在±2%以内。

关键词：锥形阀流量特性计算颗粒流体力学流化床

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机械-液压双元动力发动机锥形配流阀的优化

农业工程学报 2013年第20期29卷 40-45页

作者：霍炜张纪鹏张洪信张铁柱青岛大学机电工程学院青岛266071

机械-液压双元动力输出发动机(MHPE)将传统的内燃机和柱塞泵融为一体,可同时或单独输出机械、液压2种动力。MHPE采用锥形阀配流系统,其容积效率高低直接影响MHPE的整机性能。该文以容积效率为目标函数,以锥形阀的工作条件和结构尺寸为... 详细信息

机械-液压双元动力输出发动机(MHPE)将传统的内燃机和柱塞泵融为一体,可同时或单独输出机械、液压2种动力。MHPE采用锥形阀配流系统,其容积效率高低直接影响MHPE的整机性能。该文以容积效率为目标函数,以锥形阀的工作条件和结构尺寸为约束条件,以MHPE锥形阀的结构参数为优化变量,建立了优化模型,并基于iSIGHT软件进行优化设计。优化结果表明,优化后系统的容积效率提高5.71%,改善程度较大。

关键词：优化内燃机泵机械-液压双元动力发动机锥形阀容积效率

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消能锥形阀内部结构优化与消能效果探讨

水力发电学报 2015年第12期34卷 108-114页

作者：喻哲钦李志鹏童成彪巨伟长沙理工大学能源与动力工程学院长沙410114 湖南省特大口径阀门工程技术研究中心长沙410007

消能锥形阀是一种消减上游过大液流能量的流体机械,其内部结构设计的好坏直接影响着消能效果。为了提高传统消能锥形阀的消能效果,提出在锥形阀阀芯后侧增加环形及锥形孔套,并探究其内部各消能部件对其消能效果的影响。利用计算流体力学... 详细信息

消能锥形阀是一种消减上游过大液流能量的流体机械,其内部结构设计的好坏直接影响着消能效果。为了提高传统消能锥形阀的消能效果,提出在锥形阀阀芯后侧增加环形及锥形孔套,并探究其内部各消能部件对其消能效果的影响。利用计算流体力学(CFD)的数值模拟方法对三种不同内部结构的消能锥形阀进行了内部流场的模拟预测分析;并进行了水力模型试验对模拟结果进行精度验证。结果表明,消能锥形阀内部的锥形阀芯起到主要的消能作用,同时加入环形与锥形孔套均可以进一步的提高锥形阀的消能效果。

关键词：消能锥形阀结构 CFD 试验

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隔膜泵锥形阀故障监测系统技术应用

电工技术 2023年第22期 22-24页

作者：贾刘军何仲生刘述武游成涛重钢西昌矿业有限公司四川西昌615004 中国十五冶金建设集团有限公司湖北武汉430075

重钢西昌矿业有限公司1000万吨/年钒钛磁铁矿采选扩建工程——尾矿输送系统配套三套大型活塞隔膜泵设备,该装备进出口压力差较大。隔膜泵长时间运行,锥形阀出现磨损,导致矿浆从高压区泄漏至低压区,影响隔膜泵正常运行。利用锥形阀泄漏... 详细信息

重钢西昌矿业有限公司1000万吨/年钒钛磁铁矿采选扩建工程——尾矿输送系统配套三套大型活塞隔膜泵设备,该装备进出口压力差较大。隔膜泵长时间运行,锥形阀出现磨损,导致矿浆从高压区泄漏至低压区,影响隔膜泵正常运行。利用锥形阀泄漏故障监测系统技术,设计一种触发报警系统,该系统通过数据采集、计算和分析,在数据异常时触发报警系统,让操作人员及时、精确判断锥形阀泄漏故障,从而有效避免因故障发现不及时而导致隔膜泵锥形阀及箱体被射穿的严重事故,进一步提高设备生产效率。

关键词：锥形阀监测系统活塞隔膜泵尾矿输送

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新疆大石峡锥形阀消力池体型优化试验

新疆大石峡锥形阀消力池体型优化试验

2023中国水利学术大会

作者：史蝶刘少斌贺翠玲李鹏峰张若羽中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司陕西省河湖生态保护与修复"四主体一联合"工程技术研究中心

新疆大石峡生态放水孔锥形阀出口水流通过在消力池内形成一定淹没深度的淹没出流,使得锥形阀出口水流在消力池内发生紊动扩散,有效进行水能消耗。本研究通过模型试验优化了锥形阀消力池的设计,主要通过调整尾坎高度、壅高水位形成淹没出... 详细信息

新疆大石峡生态放水孔锥形阀出口水流通过在消力池内形成一定淹没深度的淹没出流,使得锥形阀出口水流在消力池内发生紊动扩散,有效进行水能消耗。本研究通过模型试验优化了锥形阀消力池的设计,主要通过调整尾坎高度、壅高水位形成淹没出流,并通过改变池长来改善内部流态,同时确保水面以上净空符合工程要求。推荐方案在设计库水位时锥形阀出口为淹没出流,淹没深度为1.0 m;消力池内水流流态明显改善,耗散效果显著,尾坎顶部预留净空保持在1.5～2.0 m范围内,满足工程要求。本研究可为类似水利工程提供设计经验。

关键词：锥形阀消力池淹没出流紊动扩散模型试验

来源： cnki会议评论

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双树寺水库隧洞锥形阀设计及安装技术优化

小水电 2022年第3期 33-35,56页

作者：尚立才甘肃省民乐县洪水河管理处甘肃民乐734500

双树寺水库隧洞锥形阀经多年运行,已出现阀体外壁和连接螺栓锈蚀、法兰漏水、对地绝缘老化等现象,亟需对其进行改造。通过设计及安装过程的优化,锥形阀的改造取得了很好的效果。

关键词：水库锥形阀设计安装优化

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锥形阀消力池的水力特性研究

锥形阀消力池的水力特性研究

作者：李翠艳西安理工大学

学位级别：硕士

我国西部水资源的开发和利用在国民经济中的地位日益显著,而水利工程中的引水隧洞和泄洪洞是水工建筑物的重要组成部分。引水隧洞和泄洪洞常采用管道输水,这样就存在控制管道内的流量和管道出口的消能问题。而传统的挑流消能方式又常常... 详细信息

我国西部水资源的开发和利用在国民经济中的地位日益显著,而水利工程中的引水隧洞和泄洪洞是水工建筑物的重要组成部分。引水隧洞和泄洪洞常采用管道输水,这样就存在控制管道内的流量和管道出口的消能问题。而传统的挑流消能方式又常常会带来雾化、空蚀破坏、岸坡冲刷等较难克服的问题。在管道出口设置锥形阀既解决了流量控制问题又有很好的消能效果,所以锥形阀的应用成为越来越多的专家学者关注、研究的热点,锥形阀消力池的研究有着重要的学术理论意义和实际应用价值,并能产生一定的经济价值。本文的研究工作是在崆峒水库除险加固工程中输水洞出口锥形阀消力池模型上展开的,对锥形阀消力池内各种工况的水力特性进行研究。采用试验研究、数值模拟和理论分析相结合的方法,对该种消能工各体型参数发生系列变化时所产生的一些水力特性的变化规律进行研究和探讨,并进行体型优化。试验对锥形阀的高度进行了2种变化;对锥形阀的开度进行了6种变化;对消力池长度进行了5种变化;消力池的深度作了2种变化;同时还在消力池内设置了一些辅助消能设施;通过二维平面模型的数值模拟研究了锥形阀消力池内的流态、流速场的分布、时均压强的分布等。通过一系列的模型对比试验、数值模拟和模型试验的对比研究,取得了一些富有创新和工程实际应用价值的成果,无论是从广度上还是从深度上,本项研究均具有一定的探索性和开创性。（1）在试验过程中,通过对消力池内流态的观察,消力池内的典型流态为射流和水跃流两种水流的混合流态。由于锥形阀为独特的环状出流,水体脱离锥面以后呈圆台侧面扩散,锥形阀顶部射流水体上缘产生一逆时针的环状旋涡带,底部射流下缘产生一顺时针的环状旋涡带。（2）得出了不同水位时泄流量随开度变化的一些基本变化规律,通过试验数据拟合得到不同水位时泄流量与开度的经验计算公式。（3）通过消力池尺寸的对比试验研究,得到锥形阀开度不同消力池的最优体型也有所不同。（4）结合模型试验以及理论推导,建立系统消能率计算的表达关系式,锥形阀系统总消能率在85%-94%之间,这种消能结构的消能效果良好,可以作为实际工程的推广体型。（5）在模型试验的基础上,通过fluent流体计算软件对锥形阀开度0.20m进行了数值模拟。从试验结果和计算结果的对比可以看出,二者的水深、压强和流速方面大部分区域吻合较好,与流场的理论分析相符,结论合理,表明用数值模拟的方法可进行锥形阀消力池流场的模拟。

关键词：锥形阀消力池体型优化水力特性数值模拟

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锥形阀消力池数值模拟

锥形阀消力池数值模拟

作者：李志乾郑州大学

学位级别：硕士

本文首先总结了当前数值模拟计算的现状，并应用现代紊流理论对锥形阀消力池池内流态进行理论分析，对消力池中轴纵向截面建立了数学模型：对上述数学模型采用有限体积法进行离散，得离散方程：对上述离... 详细信息

本文首先总结了当前数值模拟计算的现状，并应用现代紊流理论对锥形阀消力池池内流态进行理论分析，对消力池中轴纵向截面建立了数学模型：对上述数学模型采用有限体积法进行离散，得离散方程：对上述离散方程采用ADI法，结合欠松弛迭代求解，对动量方程松弛因子取0.5，紊动动能、紊动耗散率方程松弛因子取0.4;对压力场的计算采用压力校正法，压力校正系数取0.8;计算网格采用交错网格;固壁条件按壁面函数率给定;自由水面假设波动不大，按“刚盖” 假定处理;下游出口假定紊流已经达到自相平衡。计算过程中，根据锥形阀消力池自身的特点，对扩散项和源项也进行了欠松驰，扩散项和源项的松弛因子均取为0．5。程序实现如下 REL＝1．－RELAX DO J＝…．， DO＝……．． AMT＝CMU’RHOCON’AKE（，J）‘’2／（DIS（I，J）＋1．E－30）叮NUMopTEQ刀)AMUT（I，J）＝AMT －AMUT（I，J）＝yLAX’AMT＋REL’AMUT（I，J） END DO END DO REL＝1．．RELAX DO J＝……． DO！＝．、…。 AP（，J）＝－AP（，J）“VOL＋A！M（，J）＋AlP！，J)＋AJM（，J）＋AJP（，J）)／RELAX CON（l，J）＝CON（I，J）‘VOL＋AP（l，J）’V（I，J）”kEL END DO END DO 为了便于分析计算结果，文中结合 VISUAL FORTRAN和 VISUAL C＋＋计算机语言进行混合语言编程，运用 OpenGL图形显示技术，开发了模拟计算图形处理系统软件，以帮助分析模拟计算结果。根据计算，论文对锥形阀消力池流态的影响因素进行了分析和对，比，分析认为，锥形阀消力池内的水流流态与入射水流的流速、入流 t 角度和进口尺寸以及水垫尺寸等反映淹没撞击射流的基本参数有关，也受消力池长度、宽度影响。消力池中的基本流动结构为射流主射区＋旋滚区的混合结构，主射流区与各漩涡区之间的交界区域是一层强紊动剪切作用区，主流在该区通过强烈紊动剪切和扩散作用耗散其有效机械能，该区域是射流有效机械能消散的主区域。交界面区域所消散的射流动能，一部分传递给紊流，用于生成紊动涡体，维持紊流脉动和紊。山比敞;一卡n分传递给宏观漩涡Z，纶持这些漩涡区的转动。主射流机诫能的传递、再分配和消散过程中，紊流脉动所提取的能量最多，其次H漩涡所吸收的能量。模拟计算证明了入流水舌有利于能量的消耗，山从川(沦卜验证了锥形阀消力池消耗能量效果好的特点。沦丈最厂对徘形阀消力池最佳入流角和合理的维形阀消

关键词：锥形阀有限体积法交错网格 ADI法涡

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消能锥形阀过流状态研究与优化

南水北调与水利科技 2017年第1期15卷 193-198页

作者：秦武李志鹏喻哲钦童成彪巨伟长沙理工大学能源与动力工程学院长沙410114 长沙佳能通用泵业有限公司长沙410323 湖南省特大口径阀门工程技术研究中心长沙410007

消能锥形阀是一种用于中、高水头下的消能控流阀门,其内部结构设计的好坏直接影响着控流效果。为探究消能锥形阀在不同开度下,过流流量及内部流场的变化情况。进行了模型试验与CFD数值模拟计算,试验中发现开度从100%关至85%时出现了流... 详细信息

消能锥形阀是一种用于中、高水头下的消能控流阀门,其内部结构设计的好坏直接影响着控流效果。为探究消能锥形阀在不同开度下,过流流量及内部流场的变化情况。进行了模型试验与CFD数值模拟计算,试验中发现开度从100%关至85%时出现了流量反而上升、进口压力下降的情况。利用CFD数值模拟的方法对内部流场进行了可视化研究。研究结果表明,在全开状态下锥形阀内部存在以下问题:过强的局部高速高压区域、低速流动死区范围过大、涡流区过度影响高速过流部分。并对锥形阀进行了一定的结构改进,优化了其内部流场情况。

关键词：锥形阀试验 CFD 开度过流能力内部结构优化设计