[发明专利]基于阀门仿真模型的高温阀门结构性能评估方法及系统

权利要求书

1.一种基于阀门仿真模型的高温阀门结构性能评估方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

以阀体的流道中心为原点，建立阀门三维几何模型；

应用有限元分析软件对该阀门三维几何模型进行网格化处理；

基于经网格化处理的阀门三维几何模型模拟计算该阀门随温度变化的温度场以及该阀门承压部件受温度载荷的热应力场；

计算该阀门承压部件受到温度载荷及机械载荷共同作用时的总热应力及局部热应力，根据热应力计算结果并参考规定的高温阀门结构强度设计标准对该阀门结构性能状况作出评估；

其中，计算该阀门随温度变化的温度场的步骤具体包括：

设定温度场计算边界条件，该温度场计算边界条件包括工况温度、对流传热系数及辐射率；

根据设定的温度场计算边界条件对该阀门进行瞬态热分析，获得该阀门随时间变化的瞬态温度场结果；该瞬态温度场结果用于表征阀体沿壁厚方向的温度变化，阀盖沿壁厚及垂直方向的温度变化，以及阀杆沿杆长方向的温度变化。

2.根据权利要求1所述的基于阀门仿真模型的高温阀门结构性能评估方法，其特征在于，该方法在完成该阀门随温度变化的温度场的计算之后还包括：

根据该阀门的瞬态温度场结果及预设的阀门结构设计合理性判定条件对该阀门结构设计合理性作出评估。

3.根据权利要求1所述的基于阀门仿真模型的高温阀门结构性能评估方法，其特征在于，计算该阀门的承压部件受温度载荷的热应力场的步骤具体包括：

接收该阀门的瞬态温度场结果，将该阀门的瞬态温度场结果作为热应力计算的热载荷输入条件导入该阀门三维几何模型，用以计算该阀门承压部件受温度载荷时的热应力。

4.根据权利要求3所述的基于阀门仿真模型的高温阀门结构性能评估方法，其特征在于，根据热应力计算结果并参考规定的高温阀门结构强度设计标准对该阀门结构性能状况作出评估的步骤具体包括：

判断该阀门承压部件的总体热应力是否超出规定的阀门可承受的总体应力阈值，根据判断结果判定该阀门是否达到阀门总体结构强度设计标准；以及

判断该阀门承载压部件的局部热应力是否超出规定的阀门可承受的局部应力阈值，根据判断结果判定该阀门局部结构强度是否达到阀门局部结构强度设计标准。

5.根据权利要求4所述的基于阀门仿真模型的高温阀门结构性能评估方法，其特征在于，该方法在完成该阀门结构性能评估之后还包括：

检测作用于该阀门承压部件的总体热应力及局部热应力致使该阀门产生的变形量，即该阀门承压部件之间横向的相对变形量及该阀门阀杆的纵向变形量；

基于多次检测的该阀门承压部件之间横向的相对变形量及该阀门阀杆的纵向变形量对该阀门进行反复的优化设计及改良。

6.一种基于阀门仿真模型的高温阀门结构性能评估系统，其特征在于，该系统包括：

阀门三维几何模型构建模块，用于以阀体的流道中心为原点，建立阀门三维几何模型；

网格化处理模块，用于应用有限元分析软件对该阀门三维几何模型进行网格化处理；

阀门温度场计算模块，用于基于经网格化处理的阀门三维几何模型，模拟计算该阀门随温度变化的温度场；

阀门热应力场计算模块，用于根据该阀门随温度变化的温度场模拟计算该阀门承压部件受温度载荷的热应力场；以及

阀门结构性能评估模块，用于计算该阀门承压部件受到温度载荷及机械载荷共同作用时的总热应力及局部热应力，根据热应力计算结果并参考规定的高温阀门结构强度设计标准对该阀门结构性能状况作出评估；

其中，该阀门温度场计算模块包括：

阀门温度场计算边界条件设定单元，用于设定包括工况温度、对流传热系数及辐射率的温度场计算边界条件；以及

阀门瞬态热分析单元，用于根据设定的温度场计算边界条件对该阀门进行瞬态热分析，获得该阀门随时间变化的瞬态温度场结果；该瞬态温度场结果表征阀体沿壁厚方向的温度变化，阀盖沿壁厚及垂直方向的温度变化，以及阀杆沿杆长方向的温度变化。