20K低温调节阀热分析及流场特性研究

摘要

近年以来，国家相继立项并建设了若干个大科学研究项目，其中半数以上依赖大型低温制冷设备提供冷源。低温调节阀是大型低温制冷系统进行有效控制的必要组件，具有不可替代的作用，将直接影响着大型低温制冷系统安全可靠的运行以及性能的提升。而我国现今仍没有安全可靠的应用于液氢及以下温区的低温调节阀产品。
　　本文主要从低温调节阀内部流场和热分析两个方面，深入研究低温调节阀的性能。主要内容如下：
　　1、基于流体力学理论，运用计算流体力学软件Fluent，以氦气作为流体介质，模拟分析定常下各开度调节阀的内部流场特性；同时，借助动态网格技术，模拟阀门的开启和闭合非定常过程，分析在非定常过程中流量变化特性曲线，得到了流量随时间的变化曲线，并对开启、闭合速度的影响进行了分析。
　　2、从传热学相关原理出发，分析低温调节阀在实际工况下的各漏热途径，在此基础之上，计算其理论漏热量，并针对低温调节阀的各漏热途径，提出多种减小漏热的方案；借助有限元分析软件ANSYS分别模拟稳态及动态传热过程；同时，讨论了低温阀门在低温下的热膨胀性。

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1绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 低温调节阀在低温系统中的应用

1.3 国内外研究现状

1.4 本论文的主要研究思路及内容

2 低温调节阀流场特性

2.1 概述

2.2 低温调节阀流场稳态流动特性

2.2.1 CFD理论基础

2.2.2 调节阀内部流场数值模拟与分析

2.3 低温调节阀动态流场工作特性

2.4 本章小结

3 低温调节阀热分析

3.1 引言

3.2 低温调节阀漏热途径分析

3.2.1 低温调节阀轴向漏热

3.2.2 低温调节阀径向漏热

3.2.3 低温调节阀漏热量理论计算

3.3 基于ANSYS的低温调节阀模拟分析

3.3.1 ANSYS简介

3.3.2 低温调节阀热力学稳态模拟分析

3.3.3 低温调节阀热力学动态模拟分析

3.4 低温调节阀的热膨胀性

3.4.1 低温下材料热膨胀性

3.4.2 低温调节阀热膨胀性分析

3.6 本章小结

4 总结与展望

4.1 全文工作总结

4.2 研究工作展望

致谢

参考文献