调节阀设计与流动特性研究开题报告
本课题的原始条件及数据：介质为冷凝水，工作温度60℃，最大流量166t/h对应阀前压力0.021MPa。
1.2 课题研究的目的和意义
调节阀是自动调节系统中一个终端控制仪表，是组成工业自动化系统的重要环节，被称之为生产过程自动化的“手脚”，它的好坏直接影响到系统的质量，从而影响最终产品的质量及系统运行的效益，因此提高调节阀的性能品质是十分重要的。论文网
随着电子计算机和计算流体力学(Computational Fluid Dynamics，CFD)的迅猛发展，CFD数值模拟己逐渐成为工程设计的一个重要的辅助手段[1]。计算流体力学(CFD)先在航空航天、大型动力设备、核反应堆等高技术产品的研发过程得到广泛应用，又迅速向流体、化工机械与设备等各种与热、流相关的通用机械产品扩展。近年来，在阀门设计中CFD数值模拟也得到了应用，发达国家在这类产品的研究开发中已运用数值模拟进行设计方案预选，再以较少量试验来校核确定方案，基本上能做到避免带有盲目性的试验，因此，在近几年，在流体动力传输过程中计算分析设备越来越多地被尝试[2]。
利用数值模拟手段不仅可以节约大量的人力和资金，最重要的特点是可以模拟和展现调节阀真实工作状态下其内部流动参数的变化和分布规律，尤其对全负荷变化范围都可以进行细节信息的获取。尽管调节阀内的非定常流动数值模拟研究还不能完全满足实际要求，但在设计前首先进行调节阀全工况范围的三文真实工作参数和介质的数值模拟研究不仅弥补了试验研究的短缺，更重要的是可提供试验无法获得的数据。如为设计人员提供全面完整的流场信息，从而为降低流动损失、改善阀门稳定性提供思路，并能预测调节阀运行实况。
CFD技术在阀门设计中的应用使得阀门的结构设计更趋于合理，更有助于我国阀门行业开发新产品，加快缩小与国外差距的步伐。目前，国内一些科研院所已经开始应用CFD数值模拟计算技术开展阀门的流态研究，例如利用CFD数值模拟计算电站调节阀的设计和结构优化，不但能大幅度取代常规实验提供各种流动特性参数，而且能通过揭示流场三文分布形态为优化设计提供详细依据。对于常规实验无法处理的复杂现象，如空化、水击等，也可以用CFD方法进行模拟。CFD数值模拟的应用必将大大提高调节类阀门设计的技术含量与产品质量，可缩短设计和加工周期，节省大量成本，通过对流道的优化，对降低流体流过调节阀的能量损失，提高能源利用率等具有十分重要的意义。
2 国内研究现状、水平和发展趋势
2.1 调节阀的发展历史
最早的调节阀是1880年由费希尔(William Fisher)制造的泵调节器，这是一种带重锤的球形阀，利用重锤平衡阀芯所受到的流体作用来进行调节，这种调节阀后来演变成利用阀后压力进行调节的自力式调节阀。
在20世纪20、30年代，调节阀以阀体形状为球形的球形阀为主，其后，V形缺口的单座和双座调节阀问世。40年代调节阀新品种进一步产生，相继出现适用于高压介质的角式调节阀、用于腐蚀性介质的隔膜调节阀和用于大流量调节的蝶阀等，极大地丰富了市场品种；阀门定位器等产品也在那时开始出现。1949年在德国成立了化学和石化工业的第一个专业协会——测量与控制标准协会NAMUR，并开展标准的制定工作。50、60年代出现了三通调节阀，用于配比控制和旁路控制；球阀的研究进一步展开，得到较大的推广使用；出现了适用于大压差和降低噪声的套筒调节阀。70年代套筒调节阀被广泛应用于工业生产过程的控制，以其较大的优势成为球形阀的主流产品；同时这一时期又有一种新结构产品——偏心旋转阀问世，成为角行程调节阀的佼佼者。偏心旋转阀具有良好的密封性、大的流通能力，可应用于较大压差的场合。80年代开始，各种精小型调节阀诞生，这是多弹簧气动薄膜调节阀，它对调节阀执行机构进行的改革使调节阀的重量和高度下降，流通能力提高，该产品以其体积小、重量轻、流通能力大的特点深受市场的青睐。90年代开始，随着计算机控制装置的广泛应用，对智能调节阀的要求也越来越强烈，相继诞生各种智能电气阀门定位器和带智能阀门定位器的现场总线调节阀，为调节阀的发展翻开了崭新的一页。
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