[发明专利]一种基于流固耦合分析的蝶阀振动预测方法

权利要求书

1.一种基于流固耦合分析的蝶阀振动预测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：建立模型

建立阀门模型以及与阀门对应的流道模型；

步骤二：计算固有频率

根据模态分析计算得到的结果进行模态分析，计算出阀门模型的固有频率；

步骤三：计算涡脱频率

计算出流道模型对应的流体的涡脱频率；

步骤四：结果分析

通过步骤二和步骤三中计算得出的固有频率和涡脱频率，用两者进行频率比对，通过两者的频率之差进行蝶阀的振动预测。

2.根据权利要求1所述的一种基于流固耦合分析的蝶阀振动预测方法，其特征在于：所述阀门模型包括固体域模型和流体域模型。

3.根据权利要求2所述的一种基于流固耦合分析的蝶阀振动预测方法，其特征在于：所述步骤二中计算固有频率的步骤为：

S1：计算前处理

设置对所述固体域的材料属性以及固体的边界条件；

S2：数值模拟计算

采用ANSYS Workbench软件，通过Modal模块对所述固体域进行模态分析计算；

S3：模态分析

根据模态分析计算得到的结果进行模态分析，从而得到固体域的固有频率。

4.根据权利要求3所述的一种基于流固耦合分析的蝶阀振动预测方法，其特征在于：所述S1中包括以下步骤：

1)网格划分：

对固体域模型进行网格划分，保留网格质量在0.3以上且网格数300万左右的一套网格；

2)将网格导入Static Structural模块：

采用ANSYS Workbench软件中的Finite Element Modeler模块将ICEM软件所划分的固体域网格模型导入Static Structural模块；

3)固体域边界条件的耦合设置：采用ANSYS Workbench软件，在Static Structural模块中设置固体域的材料属性以及固体的边界条件。

5.根据权利要求2或3任意一项所述的一种基于流固耦合分析的蝶阀振动预测方法，其特征在于：所述步骤三中计算涡脱频率的步骤为：

S1：网格划分

采用ICEM软件对步骤一获得的流道网格模型进行流体区域的网格划分，保留网格质量在0.3以上且网格数300万左右的一套网格；

S2：将网格导入FLUENT模块中

在ANSYS Workbench软件中，将流体域网格导入FLUENT模块中；

S3：参数设置

通过ANSYS Workbench软件中的FLUENT模块进入ANSYS-FLUENT，软件中进行流体域相关参数的设置，并且设置计算中所需要的升力系数监测点；

S4：耦合设置

在ANSYS Workbench软件中，通过Finite Element Modeler模块将步骤二中所划分的固体域网格导入瞬态结构分析模块Transient Structural，并在Mechanical Model中设置固体域材料的相关参数，在瞬态结构分析模块Transient Structural中设置固体域的边界条件；

S5：耦合计算

将瞬态结构分析模块Transient Structural与Fluent软件通过耦合系统模块SystemCoupling进行瞬态耦合计算；

S6：计算后处理

导出通过流固耦合计算得到的升力系数，采用Origin软件进行傅里叶变换，通过傅里叶变换得到流体的涡脱频率。

6.根据权利要求1或2任意一项所述的一种基于流固耦合分析的蝶阀振动预测方法，其特征在于：所述步骤一的建立模型具体为：

S1：根据实际的管道结构选取一种典型的蝶阀对阀门进行三维建模，从而获得阀门模型；

S2：算例选取阀门相对开度为100％进行计算，选取长度为5倍管径作为在阀门之前的管道，选取长度为10倍管径作为在阀门之后的管道，根据选取的管道，对模型的流体区域进行流道抽取，从而获得流道模型。