پایان نامه شبیه سازی جریان درون شیر کنترلی به کمک نرم افزار CFD


دانشگاه آزاد اسلامی

واحد شهر مجلسی

پایان‌نامه کارشناسی ارشد رشته مکانیک

گرایش:

مهندسی مکانیک – تبدیل انرژی

عنوان:

شبیه سازی جریان درون شیر کنترلی به کمک نرم افزار CFD

استاد راهنما:

دکتر افشین احمدی ندوشن

استاد مشاور:

دکتر غلامحسین منتظری

 

فهرست مطالب

چکیده: 1

فصل اول (مقدمه) 2

1-۱- مقدمه  2

1-2- بیان مسئله  2

1-3- اهداف: 3

1-4- مدل مطالعه: 3

1-5- روش کار  3

1-5-1- طراحی و مدلسازی شیر کنترلی   4

1-5-2- مدلسازی سیالاتی شیر کنترلی   4

1-6- نتیجه گیری کلی   6

1-7- ساختار پایان نامه: 7

فصل دوم (پیشینه تحقیق) 8

2-1- مقدمه  8

2-2- پیشینه تحقیق: 10

3-2- انواع شیرهای صنعتی و کاربرد آنها 12

3-2-1- شیر دروازه ای (Gate Valve) 12

3-2-2- شیر توپی Ball Valve) ) 13

2-2-3- شیر مجرابند سماوری (Cock Valve) 14

2-2-4- شیر ساچمه ای Globe Valve)) 15

2-2-5- شیر یک طرفه  (Check Valve) 16

2-2-6- شیر پروانه ای Butter fly Valve)) 17

2-2-7- شیر ایمنی (Safety Valve) 18

2-2-8- شیر کنترلی (Control Valve): 19

2-2-9- شیر محدود کننده جریان  (Chock Valve) 20

2-2-10- شیر سوزنی (Needle Valve) 20

2-2-11- شیر زاویه ای (Angle Valve) 20

2-3- نحوه انتخاب شیرها 21

2-4- مهمترین کاربرد شیرها: 21

2-4-1- قطع و وصل کردن جریان   21

2-4-2- تنظیم یا کنترل جریان   21

2-4-3- جلوگیری از برگشت جریان   22

2-4-4- کاهش دادن فشار یک سیستم   22

2-5- جریان عبوری از شیرها Flow Through Valves  23

2-5-1- ضریب مقاومت ζ  23

2-5-2- ضریب شیر و مقدار جریان   28

2-5-3- رابطه متقابل بین ضرایب مقاومت و جریان   31

2-6- پدیده کاویتاسیون در شیرها 31

فصل سوم (شیرهای کنترلی) 33

3-1- مقدمه  33

3-1-1- تعریف شیر کنترل: 33

3-2- تاریخچه شیر کنترل: 34

3-3- انتخاب شیرهای کنترل: 35

3-4- نحوه عملکرد شیر کنترل   35

3-5- اصطلاحات فنی(Terminology) شیر کنترل   36

3-6- انواع شیرهای کنترلی   38

3-6-1- از نظر نوع کنترل جریان : 38

3-6-2- از نظر مسیر  38

3-6-3- از نظر عملکرد  40

3-7- شیرهای با محور چرخان(Rotary Shaft) 42

3-8- خطا ـ ایمن (Fail Safe) 43

3-9- مشخصات جریان عبوری برای شیرهای کنترل   44

3-10- متعلقات شیر کنترل   46

3-10-1- اکچویتورها یا محرک ها (Actuators) : 46

3-10-2- پوزیشنر در شیر کنترل (Positioner) : 47

3-10-3- سوئیچ های محدودکننده(Limit Switches) : 49

3-10-4- شیرهای سولونوئید(Solenoid Valves) : 49

3-10-5- رله های معکوسAir Lock (Lock up Relay) : 49

3-10-6- مبدل ها(Transducers) 49

3-10-7- شیرهای حبسی(Lock up Valves) 50

3-10-8- رله های تقویت کننده (بوستر)Booster Relays and Amplifier : 50

3-10-9- مخازن ظرفیت(Capacity Tanks) 50

3-10-10-چرخ دستی های قابل نصب ازبالا وپهلو (Hand Wheel Actuators): 50

3-10-11- رگولاتورهای تغذیه فشار با فیلتر و تله رطوبت (Moisture Trap): 50

3-11- سایزینگ شیرهای کنترل (Sizing) 51

3-12- کاویتاسیون (Cavitation) در شیرهای کنترل: 52

3-13- Flashing: 53

فصل چهارم (آشنایی بر روند انجام کار مدلسازی و شبیه سازی جریان با CFD) 55

4-1- مقدمه: 55

4-1-1- تاریخچه CFD: 55

4-1-2- ریاضیات CFD: 56

4-1-3- کاربردهای CFD: 58

4-1-4- روش شناسیCFD   59

4-2- آشنایی با نرم افزار ANSYS : 61

4-3- ساختار نرم افزار  ANSYS CFX   62

4-3-1- محیط Geometry یا Design Modler : 62

4-3-2- محیط Meshing : 63

4-3-3- محیط Setup یاCFX-Pre  : 63

4-3-4- محیط Solution یاCFX-Solver  : 64

4-3-5- محیط Results یاCFD-Post  : 64

4-4- نحوه گسسته سازی و حل معادلات جریان: 64

4-4-1- گسسته سازی عددی: 66

4-4-2- استراتژی حل: 69

4-4-3- حل معادله خطی   70

4-5- آشنایی با نرم افزار CATIA   71

4-6- خاصیت جریان شیر کنترلی   73

4-6-1- انتخاب صحیح خاصیت جریان   74

4-6-2- روش طراحی شیر کنترلی   74

4-7- طراحی شیر کنترلی با نرم افزار CAD   75

4-7-1- شیر کنترلی “8 موجود در منطقه آغار بعنوان نمونه: 75

4-7-2- شیر کنترلی “8 به عنوان مدل با مقیاس 1 به 10: 77

4-7-3- طراحی و مدلسازی شیر کنترلی “3 : 78

4-8- آشنایی با گاز طبیعی: 86

4-8-1- مشخصات گاز طبیعی : 86

4-8-2-  انواع گاز طبیعی   86

فصل پنجم (مراحل شبیه سازی جریان درون شیرکنترلی با نرم افزار CFX) 87

5-1- مقدمه  87

5-1-1- مدل المان محدود: 87

5-1-2- شرایط مرزی   87

5-1-3- روشهای حل   88

5-2- مراحل انجام شبیه سازی: 89

5-2-1- شبیه سازی جریان درون Cage: 89

5-2-2- شبیه سازی جریان درون بدنه شیر کنترلی: 109

فصل ششم (جمع بندی و مقایسه نتایج تحلیل و ارائه راهکار) 122

6-1- مقدمه  122

6-2- جمع بندی و مقایسه نتایج تحلیلی از نرم افزار  122

6-2-1- اعتبارسنجی نتایج: ……………..122

6-3-بررسی نویز درشیرهای کنترلی وروشهای کاربردی جهت کاهش آن   124

6-3-1- استانداردهای نویز در شیر کنترل   124
براي دانلود متن كامل پايان نامه اينجا كليك كنيد