论文摘要：超低温高压大流量液氧调节阀研制

球阀的低流阻特性，使球阀在航空航天领域得到了极大的工程应用。本论文结合某型号液体火箭发动机球阀的研制，运用CFD的相关理论对球阀的流量特性进行了理论研究，并结合试验结果，推导出了可以工程实际应用的球阀流量公式和力矩公式。通过对各组件的研制完成整个阀门的工程研制工作。开展本课题的研究为流体控制阀门专业解决了一个重要课题，对火箭发动机阀门研制有一定参考价值。本论文首先运用系数k法，对球阀进口压力恒定的情形作了分析研究。对球阀的一维特性研究，是对球阀的结构模型进行逐段分析，计算各段的压力损失，进而得出流量与转角以及力矩与转角之间的关系，绘制出一维情况下球阀的流量曲线图和力矩曲线图。在一维计算结果的基础上，根据球阀流道内流体的流动特点，运用FLUENT软件二维不可压 湍流模型，对球阀的流道进行了数值仿真研究。首先，本论文从确定流场计算区域和坐标系、控制方程组的推导、方程的离散化等方面入手，从理论上论述了所研究课题的守恒特性和稳定特性，即解决了本课题解的存在性和唯一性问题，进而给出了本课题的初场条件和边界条件。然后，本论文从控制方程和输运方程、控制方程和输运方程的离散方法、边值条件、壁面处理方法以及求解器的求解过程等方面，论述了运用FLUENT标准 模型，求解本课题的适用性。最后用GAMBIT软件进行网格划分，通过FLUENT中的标准 模型，计算得到了本课题的二维模型的速度场和压力场，进而得出二维情况下球阀的流量曲线图和力矩曲线图。为检验计算结果，本文还进行了试验验证工作。根据试验结果，并参照有关的文献，结合对球阀一维和二维流量特性地研究，对球阀的流量公式和力矩公式进行分析，得出了可以工程应用的流量公式和力矩公式。 通过工程应用及关键技术的突破，本阀门在实际工程中发挥很好的作用。