[发明专利]一种通用阀门设计优化方法

摘要

本发明涉及一种通用阀门设计优化方法，步骤为建立实体模型，并建立相应的有限元模型；进行应力应变分析，根据分析结果判定待优化阀门的安全性能，并判断优化的可能性；建立流道模型进行流场优化；根据流道模型计算雷诺数，根据雷诺数选择分析模型；将分析模型进行网格划分并设置边界条件，进行流场分析；根据速度场和压力场对阀体进行噪声分析，并根据噪声分析结果判断阀体噪声是否合格，若噪声太大则依次对流道结构和阀门腔体进行优化，并重建阀门实体模型，对阀体重新进行应力应变分析；反之完成阀体优化。本发明能大大降低试验成本，并有效缩短实验周期，可以广泛在阀门设计领域中应用。

主权项

一种通用阀门设计优化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)建立待优化阀门的实体模型，并根据实体模型建立相应的有限元模型，对有限元模型的三维几何体进行简化，以达到有限元分析对几何体的要求；2)根据有限元模型对待优化阀门进行应力应变分析，根据分析结果判定待优化阀门的安全性能，并判断优化的可能性；应力应变分析包括一次应力、二次应力和外载荷应力分析，经过变形分析后得出待优化阀门的易变形位置，体现待优化阀门的刚度水平；3)根据应力应变分析结果建立流道模型，模拟仿真阀门工作过程中的流体状况，进行流场优化；流道模型包括层流分析模型和湍流分析模型；4)根据流道尺寸判断流动是层流还是湍流，并根据流道模型计算雷诺数，根据雷诺数选择分析模型：判断雷诺数是否超过预先设定的临界雷诺数，当雷诺数小于临界雷诺数则采用层流分析模型，反之采用湍流分析模型；5)将选择的分析模型进行网格划分，并设置边界条件，模拟仿真阀体内流体工作状态下的流体的速度场和压力场，进行流场分析；并对可能出现问题的局部进行网格加密，并放大边界条件；流场分析包括以下步骤：a)根据待分析的阀体建立流道模型；b)将流道模型进行网格划分，同时设置边界条件设定流道模型对应的出口和入口，选择其对应的边界条件；c)将划分完网格的流道模型导入流体动力学计算方法中，根据流道的雷诺数选择已有计算模型；d)选择该阀门对应的边界载荷，确定边界载荷后，进行迭代分析；e)根据计算数据生成速度矢量图、压力云图，依照生成的数据图寻找阀体内的紊流区域、压力集中区域，提出优化方案；6)根据速度场和压力场对阀体进行噪声分析，并根据噪声分析结果判断阀体噪声是否合格，若噪声太大则依次对流道结构和阀门腔体进行优化，并重建阀门实体模型进入步骤2)，对阀体重新进行应力应变分析；反之完成阀体优化。