[發明專利]一種用于主給水調節閥套筒節流窗口的優化方法

有效

• 申請號: 202011550805.5
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112597683B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 錢錦遠;岳陽;吳嘉懿;劉平;李軍業;吳輝;金志江
• 申請（專利權）人: 浙江大學;中核蘇閥科技實業股份有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/28;G06F30/17;G06T17/20;F16K3/24;G06F111/06;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

1.一種用于主給水調節閥套筒節流窗口的優化方法，其特征在于，具體如下：

S1：根據目標主給水調節閥的設計文件，通過三維建模軟件構建目標主給水調節閥的三維結構原始模型；以三維結構原始模型中套筒(5)底面的中心點為原點O，建立全局直角坐標系OXYZ；所述全局直角坐標系中，YOZ面與閥門縱剖面重合，Z軸與套筒的軸線重合且其正方向指向套筒頂部，Y軸正方向指向閥門出口；

所述目標主給水調節閥的套筒(5)上沿周向開設有2n個貫通的節流窗口，n為自然數，且n≥2；所有節流窗口關于閥門縱剖面對稱，相鄰節流窗口之間的間隔相同；所述節流窗口的軸向截面形狀自上而下依次為第一矩形、梯形和第二矩形；梯形的頂邊與第一矩形的底邊重合，底邊與第二矩形的頂邊重合，且頂邊長大于底邊長；

S2：在所述三維結構原始模型中，對閥門縱剖面單側的n個節流窗口從沿Y軸正向至負向的順序分別賦予序號i為1，2……n；定義第i個節流窗口截面頂部邊長為tw_i，第i個節流窗口截面底部邊長為bw_i，且tw_ibw_i；兩相鄰節流窗口在套筒周向上的最小間隔為w_c；tw_i、bw_i和w_c均為正數；

S3：根據n的奇偶性，擇一選擇下述操作對tw_i進行優化；

當n為偶數時，令

當n為奇數時，令

其中，tw_i′為優化后的節流窗口截面頂部邊長；tw_avg為節流窗口截面頂部邊長的平均值，其滿足δ為節流窗口的不平衡布置度，其滿足|δ|≤1；

S4：通過三維建模軟件逐漸增大|δ|，將w_c＝w_cmin時的|δ|記為|δ|_max；其中，w_cmin是相鄰節流窗口最小間隔設計值；令Δδ＝|δ|_max/j，j為正整數；

S5：在[-|δ|_max，|δ|_max]區間內采樣不同的δ，并根據S3對節流窗口截面頂部邊長進行優化，通過三維建模軟件以優化后的節流窗口截面頂部邊長tw_i′分別建立不同δ對應下且閥芯調節至最大開度處的主給水調節閥的三維結構模型，其中，δ的采樣點分別為-|δ|_max……-2Δδ、-Δδ、0、Δδ、2Δδ……|δ|_max；

S6：通過三維建模軟件得到S5中各三維結構模型相對應的流道模型，將各所述流道模型通過網格劃分軟件離散得到網格模型，將網格模型導入計算流體力學軟件中；在所述計算流體力學軟件中，根據S1的設計文件設置邊界條件參數，對所述網格模型占據的全部空間賦予與S1的設計文件中相同的流體物性；

S7：以三維結構模型中閥芯(4)的質心點為局部原點O′，建立局部直角坐標系O′X′Y′Z′；所述局部直角坐標系中，Y′O′Z′面與閥門縱剖面重合，Z′軸與套筒軸線重合且其正方向指向套筒頂部，Y′軸正方向指向閥門出口；通過所述計算流體力學軟件，得到不同δ下的閥芯(4)受流體沖擊所產生的不平衡力矩M；不平衡力矩M以局部原點O′為旋轉中心，以X′軸為旋轉軸；

S8：將S7中不平衡力矩最小值M_min所對應的δ作為優化后的節流窗口不平衡布置度δ_o，δ_o所對應的套筒結構為優化后的套筒結構。

2.根據權利要求1所述的優化方法，其特征在于，所述S1中，三維建模軟件為Solidworks、Creo、Inventor、UG/NX、CATIA、ANSYS Workbench DesignModeler和ANSYSWorkbench SpaceClaim中的一種。

3.根據權利要求1所述的優化方法，其特征在于，所述S1中，設計文件包括目標主給水調節閥的組成信息和使用工況信息。

4.根據權利要求3所述的優化方法，其特征在于，所述組成信息包括目標主給水調節閥的結構、尺寸和材料屬性。