17717

17717

تحليل عددي شيرهاي پروانه‌اي دو ديسكي از نظر افت فشار و كاويتاسيون

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

فروردين ماه 1396

دكتر منصور عليزاده

مكانيك

شيرهاي پروانه‌اي به طور گسترده در كاربردهاي صنعتي براي قطع و وصل جريان و همچنين كنترل ميزان جريان، مورد استفاده قرار ‌مي‌گيرند. در هنگام استفاده از اين شيرها، بايد مراقب شرايط بروز كاويتاسيون به‌عنوان يك عامل مهم و تعيين‌كننده در طراحي شير باشيم. مهمترين اثر كاويتاسيون كاهش شديد طول عمر شير و حتي لوله‌كشي پايين‌دست مي‌باشد. از جديد‌ترين طراحي‌هاي شيرهاي پروانه‌اي، طراحي شير پروانه‌اي دو ديسكي يا بيپلان مي‌باشد. اين شير عمدتا براي قطع و وصل جريان به‌كار مي‌رود كه افت‌فشار پايين آن از مشخصات بارز اين طراحي مي‌باشد. در اين پايان‌نامه، جريان‌آب عبوري از ديسك‌ اين شير به قطر mm250 ، به صورت عددي و با استفاده از نرم‌افزار انسيس فلوئنت16 تحليل شده است. جريان به صورت پايا و تراكم‌ناپذير در نظر گرفته ‌شده ‌است و به منظور بررسي اثرات كاويتاسيون، شبيه‌سازي با استفاده از مدل دوفازي‌ مخلوط همگن و استفاده از مدل كاويتاسيون كامل صورت گرفته است. همچنين، در اين شيرها فاصله بين دو‌ ديسك بر افت‌فشار شير و در نتيجه كاويتاسيون ناشي از آن تاثيرگذار است. به همين منظور با در نظرگرفتن فواصل مختلف بين دو ديسك و شبيه‌سازي براي هرحالت، بهترين فاصله آن انتخاب شده است. مشخص ‌شده ‌است كه براي يك شير پروانه‌اي دو ديسكي با قطر اسمي D و فاصله بين دو ديسك L ، در نسبت بي‌بعد L/D=2/25 كمترين افت‌فشار و كاويتاسيون را خواهيم داشت. همچنين با استفاده از نتايج آزمايش‌هاي انجام‌شده روي اين شير و مقايسه آن با نتايج اين تحقيق از صحت مدل‌سازي عددي اطمينان حاصل شده‌ است.

1396/05/18

1/1/1900 12:00:00 AM

Butterfly valves are widely used in industrial applications for startup and shutdown of flow and flow rate control. When using these valves, careful attention should be paid on the cavitation occurrence conditions, as a decisive factor in the design of the valve. The most important effect of cavitation are intense decline in life expectancy of the valve and even downstream piping. Biplane butterfly valve is one of the latest design of butterfly valves. This valve is used primarily for startup and shutdown of flow in which low pressure drop is the noteworthy feature of this design. In this thesis, water flow through the disks of this type of valve, with a 250 mm diameter, has been numerically eva​luated using Ansys Fluent 16 software package. The flow has been considered steady state and incompressible and in order to eva​luate the effects of cavitation, the simulation has been carried out using homogeneous mixed two phase model and full cavitation model. Furthermore in these valves, the distance between the two disks effects the valve’s pressure drop and consequently the cavitation it causes. Due to this, by considering different distances between the two disks and simulating each case, the finest distance has been selected. It has been proved that for a biplane butterfly valve having a nominal diameter, D, and a distance between the two disks, L, at a dimensionless fraction L/D=2/25, it has the lowest pressure drop and cavitation. Also, using results from experiments on this valve, and comparing it with this research’s results, the validity of numerical modeling is assured.