论文部分内容阅读
轴流式燃气调压器作为城镇燃气系统的核心部件,对于天然气的调节与运输具有重要意义。本文选用DN150轴流式燃气调压器作为研究对象,采用数值模拟的方法对轴流式燃气调压器进行数值模拟和气动噪声声特性分析。在燃气调压器进行数值模拟的过程中,采用三维模型软件Solidworks对调压器进行结构简化和三维建模。之后采用流体计算软件Fluent对其进行分析。然后进行调压器的弹簧刚度计算、皮膜的力学特性研究、调压器阀口结构优化以及调压器瓦拉结构优化四个方面来研究。提出有效改进方案,使调压器在指定工况下能够具有最佳工作性能,最后对其进行声特性研究,分析了声源在调压器内部及外部的声压分布规律。降低因调压阀工作性能不佳而造成的经济损失。在调压器阀口结构优化中,从静压分布云图可以看出,天然气从阀座进入阀口过程中,由于内腔室几何形状发生突变,引起压力发生明显突变。在阀座的几何突变位置,阀门的最大静压达到7.56e5Pa,而在阀口出口附近的突扩位置,存在明显的压力降低,最低压力为9.68e4Pa。在阀口内腔,出现明显的激波现象。从速度分布云图分析,最低速度出现在阀座突扩区域,在此区域内,速度取得最小值,速度几乎为零,流体滞留在该区域且形成涡。而在阀口下游突扩位置则出现速度突变现象,在极狭窄区域速度由440m/s突增至660m/s,出现激波。最后根据角度与压力降之间的关系,最终选取最优角度配置方案为入口端角度130°,出口端角度170°;在调压器瓦拉结构优化中,2通道瓦拉结构的调压阀出口总压较大,压力损失小,流场中回流区较少,出口段几乎没有低速漩涡产生,流通量大,流体流动性能好。6通道瓦拉结构的调压阀内部流体扰动作用大,出口总压小,压力损失以动能耗散形式出现,出口段中心区域产生明显漩涡区域,整体流动性能差。因此,在工程设计中应采用2通道瓦拉结构,使得调压器在运行中具有良好流动特性,稳定可靠工作。最后,对调节阀进行气动噪声分析,通过傅里叶变换将流体数值模拟计算中的时域信息转换为声学所需要的声信息,然后分析调压阀内部和外部的声特性规律。