希罗装置复杂通道的CFD仿真和FE分析设计

• 作者: 于莉 周金水 施非非 王和慧 王守波 谢可迪 陈一凡
• 来源期刊: 工程力学
• 学科: 工学
• 关键词: 计算流体动力学仿真 有限元分析设计 气蚀失效 Fluent ANSYS
• 年，卷（期）: 2010,（5）
• 页码范围: 231-239
• 页数: 9页
• 分类号: TH137
• 语种: 中文

摘要

在分析希罗装置调节阀的失效情况基础上,揭示出其主要失效机理为气蚀;结合防止气蚀失效的现有技术和该调节阀的实际工况,提出管路压降优化设计的方案设想.利用CFD软件Fluent,采用k-ε湍流模型和Simplec算法,模拟比较了调节阀内流场在管路压降优化前后的湍流状况.结果表明:通过增设迷宫式限流孔板组,分担调节阀部分压力降后,气蚀程度可大大降低,从而延长调节阀使用寿命,提高经济效益.进一步对设想的限流孔板组进行有限元分析设计,由Fluent计算出孔板组内流场的边界压力分布,转化为孔板组的内压载荷,进而在ANSYS环境下采用适合于曲面边界的20节点三维等参元进行有限元应力分析和强度评定;对初始设计方案的几何参数进行调整和计算,最终获得既经济又安全的设计方案,并由应力分布特点确定挡板的合理焊接工序.分析中成功实现了流体与结构两种不同软件和力学模型之间压力载荷的无缝连接技术.该方法对各类复杂输液通道的优化与延寿设计均有参考价值.