迷宫式调节阀结构参数敏感度分析与优化设计

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:diaro
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
调节阀(Control Valve)是一种在管道运输、石油化工、水电核电等工业过程中广泛应用的重要控制元件,它的好坏直接决定着整个系统控制过程是否及时有效。迷宫式调节阀(Labyrinth Control Valve)是一种具有多级降压作用的调节阀,其阀芯内部盘片上的迷宫流道结构可以使迷宫式调节阀在高压差的工作条件下具有防气蚀、降噪声和减振动等特性,进而提高阀门自身的可靠性和使用寿命。为了清楚地了解迷宫式调节阀内局部流场的流动特性和阀芯迷宫流道各结构参数对于降压作用的影响,本文应用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)的方法对迷宫式调节阀的内流场二分之一几何模型进行数值模拟,分析了迷宫式调节阀内局部流场的流动特性。结果表明迷宫式流道内流场局部流速和压强变化的趋势是相反的,且阀芯各盘片上相同序号流道内流体压强由盘片1到盘片10逐渐降低,而速度则是先减小再增加;迷宫式调节阀阀芯内,由盘片1到盘片10流经各盘片流体的质量流量以指数规律增加,但是阀芯内各盘片之间流量系数的值变化不大。然后在现有迷宫式调节阀相关研究工作的基础上,选取四个迷宫流道结构设计参数,进行了拉丁超立方试验设计(Latin Hypercube Sampling,LHS),抽取了45组训练样本点和10组测试样本点,并应用数值模拟计算出这些样本点对应的迷宫流道的进出口压差和最大流速,根据仿真得到的数据构建了多种代理模型(Surrogate Model),并选出了精度最高的克里金(Kriging,KRG)代理模型,其决定系数值分别为0.9388和0.9435,同时其均方根误差值也最小;结合代理模型技术,利用Sobol全局感度分析方法(Global Sensitivity Analysis,GSA)计算了迷宫式调节阀阀芯迷宫流道关键结构设计参数的一阶敏感度指数和全阶敏感度指数。结果表明迷宫流道的流道宽度和流道深度这两个结构参数对迷宫流道进出口的压差和内流场局部最大流速影响最大。最后利用上面构建的精度最高的克里金代理模型和多目标遗传算法NSGA-II对迷宫流道的四个结构设计参数进行了优化设计,然后在得到的Pareto最优解集中选择了一个可以接受的迷宫流道的结构参数,根据这些参数建立迷宫流道的三维模型,对其内流场进行了数值模拟计算。优化后的迷宫流道结构与原模型相比,迷宫流道进出口压差由原来的3e5Pa提升至1.58e6Pa,因此优化后的迷宫式调节阀迷宫流道的降压能力有了很大的提高。
其他文献
自然界地质流体及水体中的阴离子主要为卤素元素,其同位素组成(δ37Cl、δ81Br等)及地球化学指标可以指示流体来源、水岩反应以及岩浆活动。为了确定青藏高原地区热泉水中大
随着网络技术的飞速发展,进入到这个无线通信发达的时代,进入到大部分人拥有智能手机的时代。为了让校园服务跟上时代的发展,需要把校园服务与智能手机结合起来.为了满足师生
平行语料库在机器翻译和计算机辅助翻译中的应用大大提高了翻译效率。语料的翻译质量和对齐质量则很大程度上决定了语料库的应用效果。翻译是实现跨语言单位意义的对应,对齐
可降解木塑复合材料(WPC)在发挥传统WPC优势的同时,可有效缓解塑料对环境的污染。对其开展保温功能性研究,在顺应我国可持续发展战略要求的同时,对于降低材料生产成本,拓宽应
在全球环境污染日益严重以及森林资源日渐枯竭的形势下,木橡塑三元复合材料(WRPC)可将废旧橡塑和劣质木质资源合理利用起来,在降低废旧高分子材料对环境污染的同时,最大限度
柴达木盆地位于青藏高原东北缘,是高原内部最大的中-新生代陆相含油气盆地。其腹部一里坪地区古近系见良好的油气显示,但限于该区古近系埋藏深度大,勘探程度较低,仍未取得工
自工业革命以来,化石燃料成为全球能源供应的主体,人类对能源的需求日益增加,造成二氧化碳的过量排放,严重制约着人类社会的可持续发展。探索高选择性地、低成本地将这种廉价
二氧化碳(CO2),既是主要的温室气体,同时也是一种廉价的碳资源。将CO2转化为高附加值化学品会极大地造福于人类的生产生活。不同于传统的热催化方法,介质阻挡放电(DBD)等离子体与
本文从不同的女权主义理论开始,探讨意识和身体由不同顺序而产生的不同的“主体模型”,在讨论中,我们借用中国古代“风水”的概念来诠释一种新的模型,并以此来描绘在这种思考下意识与身体的关系。在“风水身体”中,两者不再是线性时间下的因果关系,而是由于同一力量作用下相互生成的共生关系。在这种身体观之后,我们借助德勒兹的生成理论来阐述两个主体间的生成关系,也因此讨论了同一种力量是如何产生在不同的躯体间的,以及
随着智能化建设发展的推动,无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)在军事、医疗健康、环境科学、智能家居等领域有着更广阔的应用前景,这也对WSN性能提出更高要求。由于其自身具有动态性、能量有限、环境复杂等特点,长期处于监测状态的传感器节点容易死亡或受损,导致监测数据失真。这对提供高质量服务的WSN是一个较大的挑战,而及时检测出网络故障节点是确保网络可靠性的重要前提。节