فهرست:
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 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
6-3-2 معرفی روش بیان شدت صدای تولید شده 125
6-3-3- مراحل پیش بینی نویز 126
6-3-4 روشهای کاهش صدای تولید شده در شیر 127
6-4- نتیجه گیری 132
6-5- پیشنهاد های ادامه پروژه 133
منابع 134
منبع:
شرکت EMERSON، 1387، شیرهای کنترل، اکبر شیرخورشیدیان، تهران، نشر طراح
کاظمی لاری و همکاران، 1391 مدلسازی و تحلیل دینامیک سیالات محاسباتی به کمک نرم افزار Ansys CFX، تهران، نشر عابد
امیر حسین همدانیان و همکاران " بررسی نویز در شیرهای کنترلی و روشهای کاربردی جهت کاهش آن" اولین همایش ملی صوت (اکوستیک)، تهران، دانشگاه مالک اشتر، 2009
امیر حسین همدانیان و همکاران "طراحی و آنالیز تنش و مودال بدنه شیر کنترلی نمونه به روش مکانیک جامدات محاسباتی" بیست و سومین کنفرانس بین المللی برق، تهران، آبان 1387
سینا سالمی و همکاران، "طراحی و بهینه سازی پروفیل داخلی یک نمونه شیر کنترلی با استفاده از روشهای دینامیک سیالات محاسباتی"، بیست و سومین کنفرانس بین المللی برق، تهران، آبان 1387
علی صیامی و همکاران، "طراحی و مدلسازی شیر کنترلی با خاصیت طراحی و بهینه سازی پروفیل داخلی یک نمونه شیر کنترلی با استفاده از روشهای دینامیک سیالات محاسباتی جریان مشخص جهت کاربرد در مسیر آب تغذیه بویلر نیروگاه سیکل ترکیبی" بیست و دومین کنفرانس بین المللی برق، تهران، آبان 1386
فرهاد خسروی و همکاران " مقایسه عملکرد یک نمونه شیر کنترلی با دانش طراحی و ساخت در داخل کشور با نمونه های خارجی موجود در یک نیروگاه" مجموعه مقالات دومین کنفرانس صنعت نیروگاه های حرارتی دانشگاه صنعتی شریف آبان ماه 1389
محسن بختیاری فرد و همکاران " چگونگی استفاده از روابط هندسی برای بدست آوردن دبی عبوری از مقطع کنترلی در یک شیر کنترلی موتور سوخت مایع خاص" هشتمین همایش انجمن هوافضای ایران، تهران، 1388
محسن بختیاری فرد و همکاران " بهینه سازی یک شیر کنترلی با ایجاد کنار گذر داخلی در یک موتور سوخت مایع" هشتمین همایش انجمن هوافضای ایران، تهران، 1388
Davis, J. A. "Prediciting Globe Control Valve Performanc-Part I: CFD Modeling", Journal of Fluids Engineering, September 2002, Volume 124, Issue 3,pp. 772-777.
Salvador, G. P., Valverde, J. A. and Frankel, S."Three-Dimensional Control Valve with Complx Geometry: CFD Modeling and Experimental Validation" , 34th AIAA Fluid Dynamics Conference and Exhibit, 28 June-1 July 2004, Portland, Oregon, AIAA 2004-2422.
Stares, J., Glaun, A. "Simulation Helps Design More Efficient Control Valve", Journal Articles by Fluent Software Users, JA 188,2003, .
Skousen, P. L., Valve Handbook, Second Edition, United State, McGraw-Hill, 2004.