压力管道梭式爆破保护装置有限元仿真分析

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No．9Sept．2013 机械设计与制造 7(1)由压力云图知，流场流速完全呈轴流对称分布 ，由于阀芯与流道结构的影响，产生局部流体回旋现象，但对整个流场的影响较小；流速分布均匀，主要以层流为主，流体湍动强度与湍动能耗散率低，流体能量损失小。由速度矢量图可知，阀芯周围压力分布对称 ，使阀芯受力平衡，在关闭过程中阀芯移动平稳，减小水击对管道系统的影响。

(2)为了进一步研究流场的压力变化情况 ，节点 54在整个流场变化过程中受到的压力值最大，因此选取节点54进行压力情况分析。通过图7可知，当管道发生爆破时，由于梭式爆破保护装置右端的压力瞬间减小到 0，然后逐渐减小到管道中的正常压力值。由于爆破之后阀芯逐渐右移，直到关闭；节点 1967处的速度变化情况基本可以反映流场的速度变化情况，爆破瞬间，节点1967处的流体速度瞬间增大，然后在阻尼器的作用下当爆破保护装置开度为0时减小到最小值。

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108奋42O时间 t(s)图 7节点 54压力曲线图Fig．7 Pressure Curve Diagram on Node 54图8节点 1967速度曲线图Fig．8 Velocity Curve Diagram On Node 19674．4综合分析通过对梭式爆破保护装置内流场进行有限元仿真分析得出，在梭式爆破保护系统正常工作至爆破关闭过程中，阀芯从开始运动至停止时流场内流体压力和速度变化剧烈，易产生水击导致管道系统的二次爆破。所以为了防止梭式爆破保护系统关闭过快，系统添加了缓闭措施 ，在阻尼器的基础上增加了泄压孔与调节器。当阀芯关闭时，中间通过连接一个调节装置，使泄压孔由阀前向阀后泄压 ，当泄 完成后自动关闭。

由于阀芯关闭时，压力陡然增大，通过泄压孔可以泄出部分压力，降低水击对管道系统的影响。增加泄压孔与调节器后，阀芯在关闭过程中移动平稳，减少了水击对管道系统的破坏 ，提高了管道运输的稳定性与安全性，延长了梭式爆破保护装置的寿命。

5结论对压力管道梭式爆破保护装置阀体内的流场进行有限元仿真分析，验证了梭式保护装置结构内流场压力分布对称，阀芯在闭合过程中快速平稳 ，减小了水击对管道系统的破坏，在压力管道运输中起到了很好的保护作用。为其性能研究和结构优化提供了-一定的数据参考，有利于梭式爆破保护装置的进一步研究与应用。

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