[发明专利]一种蝶阀内蝶板‑阀杆组件诱导流体振动的频率获取方法

说明书

技术领域

本发明涉及三偏心蝶阀内部流动特征，计算蝶板-阀杆组件诱导流体产生的振动频率，具体涉及一种蝶阀内蝶板-阀杆组件诱导流体振动的频率获取方法。

背景技术

流体诱导结构振动是指处于流体中或传输流体的结构发生振动，振动的原因是流体力对结构的作用，或流体力与结构的相互作用。流体力的压力对结构产生作用，使结构发生振动，结构振动会改变流体域，流体域的改变导致流体流动状态发生变化，流场也会发生变化，导致作用在结构上的流体力发生变化，从而改变结构的诱导振动，如此往复，直至流体力与结构振动达到平衡状态。流体诱导结构发生振动，可能会引起结构变形，或对整个系统造成破坏。流体诱导结构振动，按照其机理可划分为：压力脉动引起激振、流体弹性不稳定、涡致振动。

流体在湍流状态下，流过结构表面时，会在结构表面形成随机压力场，由于湍流从物理结构上看，可以把其看成各种不同尺度的涡旋重叠而成的流动，这些漩涡的大小及旋转轴的分布方向是随机的。不同尺度涡旋的随机运动造成湍流的一个重要特点—物理量的脉动，对结构表面形成的压力脉动，导致结构产生振动，当压力脉动的频率与结构某阶频率相同时，结构会发生剧烈振动，此时振幅最大。

流体弹性不稳定现象是指横向流作用下，管排的自激振荡，是由弹性结构与流体相互作用的结果。当流体以一定的流速流过弹性管件时，如果管件阻尼消耗掉的能量小于流体给予管件的能量，管件会发生较大振幅的振动，即发生弹性不稳定现象。

涡致振动是指在结构尾部形成脱落涡，脱落涡在脱落时，会撞击结构，导致结构产生振动。在一定结构的尾部，脱落涡的形成与发展直接与雷诺数有关，涡脱落时，会使结构受到与流向垂直方向上的交变力，结构会在此方向上产生振动。

三偏心蝶阀的结构特点是其阀杆安装位置会在蝶板的一侧出现一个较大的凸台。这个凸台会导致流体在绕流蝶板时，在其两个工作面产生的压力不相等，以及涡的脱落和流动分离，蝶板的结构越复杂，产生的流体力对蝶板的作用力特性就越复杂。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种蝶阀内蝶板-阀杆组件诱导流体振动的频率获取方法。

本发明提供了一种蝶阀内蝶板-阀杆组件诱导流体振动的频率获取方法，具有这样的特征，包括：如下步骤：

步骤1，建立蝶阀内蝶板-阀杆组件的三维模型，以及上下游管段模型，根据蝶阀的开度对流体的流体域进行网格划分；

步骤2，根据流体流经蝶板-阀杆组件的实际工况，给定上游管段进口在初始时刻速度和温度数值，和下游管段出口在初始时刻的压力、温度数值进行流道内三维非定常数值模拟计算，得到流道内各流动参数的分布；

步骤3，根据蝶板具有的隆起凸台，流体流经蝶板-阀杆组件时，局部会经历直角弯，局部有圆弧过渡弯角，沿流道径向经过流体域，以及流经蝶板的弯角类型、流程长短、流动分离的类型这些因素，将蝶板-阀杆组件划分成多个截面，并在每个截面上靠近蝶板-阀杆组件壁面的外表面和流体接触的区域选取关键监测点；

步骤4，提取每个截面上靠近蝶板-阀杆组件处的各个监测点的流体压力参数瞬时值；

步骤5，对压力参数瞬时值进行离散数据的傅立叶变换，得到截面上关键监测点的流体力作用频率。

在本发明提供的蝶阀内蝶板-阀杆组件诱导流体振动的频率获取方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤2中流动参数包括流道内的流场压力、速度和温度。

在本发明提供的蝶阀内蝶板-阀杆组件诱导流体振动的频率获取方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤3中的截面的个数为5 个。

在本发明提供的蝶阀内蝶板-阀杆组件诱导流体振动的频率获取方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤3中的关键检测点的个数为10个。

在本发明提供的蝶阀内蝶板-阀杆组件诱导流体振动的频率获取方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤1中的网格是流体域，用于模拟计算流体，每个网格的节点上都会有对应的压力、速度、温度这些参数的数值；步骤3中的截面的外表面都布满了网格。

发明的作用与效果