旋启式止回阀关闭过程瞬态流固耦合特性研究

某核电厂重要厂用水系统止回阀的内部流动特性不明，缺少相应的应力应变分析，同时也较难对其进行试验研究。为此，采用动网格方法，建立了流固耦合计算模型，并进行了仿真计算，对核电厂重要厂用水系统旋启式止回阀关闭过程的流固耦合特性进行了研究。首先，针对某核电厂止回阀原型，建立了阀门及水体模型，并进行了网格无关性验证，确定了其最终的计算模型；然后，使用profile编写了阀板运动控制规则，设置了动网格模型，利用ANSYS单向流固耦合方法，设置了其交界面与约束条件，对止回阀瞬态关闭过程进行了仿真计算；最后，对关阀过程中不同开度的流场速度压力分布和结构场应力变形变化进行了分析。研究结果表明：在止回阀的关闭过程中，阀内流场最大速度在关闭初期为17.87 m/s,并逐步降低至0 m/s;止回阀的最大等效应力和最大变形量分别出现在转轴与阀体连接处以及阀板的最下部，分别为1.547 4×10⁸ Pa和4.74 mm,并随开度减小而增大。依据计算结果得到了该止回阀关闭工况的流场变化与阀门应力、变形响应特性，提高了设备运行的可靠性，可以为设备的优化设计提供参考。