论文部分内容阅读
安全阀广泛应用于国民经济各个领域中，是利用介质本身的压力来排出额定数量流体的一种自动阀门，用于防止系统内压力超过预定的安全值，能够防止锅炉、压力容器或者压力管道等承压设备因超压而破坏，以保证设备的正常运行和人员安全。同时安全阀也是核电站安全运行的重要屏障，日本福岛核电站安全事故就是由地震引发的。安全阀能否在地震工况下正常工作对核电站安全运行十分重要。而目前在地震工况下安全阀的动作性能的研究较为匮乏。针对上述问题，本文对安全阀地震工况下的动作可靠性和可操作性展开研究，主要研究内容如下: (1)基于ANSYS Workbench平台开发了核电弹簧式安全阀双向流固耦合动态模拟方法，分别建立安全阀流场流道模型和固体结构模型（包括弹簧）同时求解。并且准确设置了流固耦合交界面和固体间交界面，通过对流体流场区域和固体结构区域进行分析计算，得到安全阀启闭动作过程中的动态特性。并探讨了阀门固体结构交界面处的摩擦力对安全阀动作性能的影响。并和在阀瓣上定义偏微分方程实现安全阀动态模拟的CFD模拟方法比较，探究了FSI模拟方法的差异。 (2)在上述安全阀流固耦合动态模拟有限元分析模型的基础上加入了横向和纵向正弦波作为地震载荷，用时程分析法探索了安全阀在正弦波下的动态特性，得到安全阀整个动作过程中开高曲线和压力释放曲线。并且重点探讨了不同竖直正弦地震波振幅、频率以及弹簧刚度对安全阀地震载荷下动作性能的影响，为地震载荷下安全阀的运行稳定性研究提供了方法，弥补了实验花费巨大的缺陷。 (3)设计并搭建了地震载荷下安全阀动作性能抗震分析试验装置探索安全阀地震工况下的可靠性和可操作性，在水平和垂直振动试验台上给安全阀输入加速度幅值分别为1g、6g、和20g的时程地震载荷，观察安全阀是否能快速开启顺利关闭，测量安全阀开启压力和回座压力，考察安全阀在不同峰值加速度地震波下的动作性能。