鈦合金通海閥結(jié)構(gòu)及性能優(yōu)化研究.pdf

1、通海閥是潛器的重要控制單元，對潛器的安全有著至關(guān)重要的作用。隨著深海技術(shù)的發(fā)展，潛器的下潛深度不斷增加，使得傳統(tǒng)的黃銅閥門已經(jīng)難以滿足高壓工況的需求。因此，為了保證通海閥在深海作業(yè)下的可靠性和促進(jìn)深海技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)行關(guān)于諸如鈦合金的新材料通海閥的研究具有重要的理論價值和實際意義。
　　本文以鈦合金通海閥為研究對象，分析了鈦合金通海閥結(jié)構(gòu)及性能優(yōu)化研究的必要性，回顧了通海閥的研究現(xiàn)狀及閥門數(shù)值模擬的研究進(jìn)展，設(shè)計了適合高壓工況同時滿

2、足加工要求的通海閥結(jié)構(gòu)，并從流道優(yōu)化和防污性能優(yōu)化兩個方面進(jìn)行了深入研究。
　　本文主要進(jìn)行了以下幾個方面的工作：
　　首先，根據(jù)通海閥的工作特點和鈦合金的加工要求，確定了鈦合金通海閥的總體方案。考慮鈦合金的加工難度，采用了三分式的組合閥體；考慮工作壓強的平衡，引入了旁通閥裝置；考慮閥門啟閉的快速性和可靠性，采用了手動/電動切換的驅(qū)動方式。
　　其次，對鈦合金通海閥的閥體、旁通閥裝置和密封等重要零部件進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計，并

3、基于ANSYS Workbench對閥門進(jìn)行了靜力分析和預(yù)應(yīng)力狀態(tài)下的模態(tài)分析。分析結(jié)果表明，該通海閥的強度、剛度和密封比壓均在鈦合金材料的許用范圍之內(nèi)，并且在水流作用下不存在共振現(xiàn)象。
　　然后，針對流噪聲問題，在對不同開度閥門流場數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，基于CFD技術(shù)，對閥門流道進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。仿真結(jié)果表明：對流噪聲較大的腔部、頸縮處、敏感尖角等部位進(jìn)行的填充腔部、流線化、圓角化等處理能夠達(dá)到衰減流噪聲的優(yōu)化效果。
　　最后，

4、針對海洋生物污損問題，在污損機理分析的基礎(chǔ)上，基于微弧氧化技術(shù)和納米技術(shù)，對鈦合金的防污性能進(jìn)行了優(yōu)化和實驗驗證。實驗結(jié)果表明，電解液中添加的納米氧化亞銅部分進(jìn)入微弧氧化膜，并且以納米顆粒的形式存在；與對照組相比，含納米顆粒的膜層在微生物附著實驗中表現(xiàn)出了更好的防污性能，且其防污效果在一定范圍之內(nèi)與納米顆粒的含量正相關(guān)。
　　本文基于仿真分析和材料實驗，研究了一種耐高壓、易加工、低噪聲、防海洋生物污損的鈦合金通海閥門，為新材料閥門