馬小康臺灣大學：機械工程學研究所錢漢恩Chien, Han-EnHan-EnChien2007-11-282018-06-282007-11-282018-06-282006http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/61087閥，是控制流體流量、壓力或流向之重要裝置，廣泛使用在民生及工業上，由於科技發展趨勢，使閥製品製作越來越精密，故其性能及特性已是重要的研究項目。 本研究內容主要分析探討兩種類型之超潔淨閥(Type A及Type B)其流場及結構。在流場方面，以套裝軟體CFD-RC，模擬在不同操作條件下，觀察閥體內部之速度、壓力及溫度分佈，並探討流量係數值，依據模擬結果將流道做最佳化設計。在結構方面則以套裝軟體ANSYS，模擬超潔淨閥在關閉時，金屬膜片受隔膜推塊推壓所產生之應力應變，並探討流場對於結構應力分析之影響。模擬分析結果，期望能給予國內製閥業者在流道及結構上一些實質建議與參考。Valve is an important device which controls the flow rate, pressure, and flow direction. The selection of valves depends on the purpose, environment, and design of the usage. Because of the development of science and technology, the valve products become more accurate, so its performance and characteristic have already been the important research projects. The objective of this paper is to study two different types of the ultra high purity valves. In the analysis of flow field, the velocity, pressure, temperature distribution and the valve flow coefficient (Cv) were studied in details with a CFD-RC code. In the stress analysis, the stress distribution and deformation of diaphragms which were oppressed by the mandrel when shutoff were discussed with a ANSYS code. The results can be used as the optimum design basis of the ultra high purity valve.1.1 前言..........1 1.2 閥的分類..........2 1.3 超潔淨閥簡介..........3 1.4 文獻回顧..........5 1.5 研究目的..........6 第二章 理論模式之建立..........7 2.1 基本假設..........7 2.2 統御方程式..........7 2.2.1 質量(連續)方程式..........8 2.2.2 動量守衡方程式..........8 2.2.3 能量守衡方程式..........9 2.2.4 紊流方程式..........9 2.3 CFD-RC套裝軟體應用..........10 2.3.1 有限體積法(Finite volume method)..........11 2.3.2 對流項(Convection term)..........12 2.3.3 擴散項(Diffusion term)..........12 2.3.4 源項(Source term)..........13 2.3.5 有限差分方程式(Finite Difference Equation)..........14 2.3.6 SIMPLECT運算法..........14 2.4 流量係數(VALVE FLOW COEFFICIENT，CV)方程式..........17 2.5 阻流現象(CHOKED FLOW)..........20 第三章 數值模擬..........21 3.1 幾何模型..........21 3.2 格點測試..........21 3.3 邊界條件設定..........23 3.4 結構分析之邊界條件與有限元素之參數設定[17]..........25 第四章 結果與討論..........27 4.1 超潔淨閥流場分析..........27 4.1.1 超潔淨閥Type A流場模擬結果..........27 4.1.2 超潔淨閥Type B流場模擬結果..........33 4.1.3 超潔淨閥Type A與Type B之比較與討論..........37 4.2 超潔淨閥流場最佳化設計..........39 4.2.1改變設計一..........40 4.2.2 改變設計二..........41 4.2.3 比較與討論..........42 4.3 超潔淨閥結構分析[17]..........42 4.3.1不同層數膜片之變形分析比較..........43 4.3.2不同膜片厚度之變形分析比較..........45 4.3.3不同膜片外型之變形分析比較..........46 4.3.4不同隔膜推塊外型之變形分析比較..........48 4.3.5不鏽鋼閥體本身變形量分析..........48 第五章 結論..........50 5.1 超潔淨閥流場分析結論..........50 5.2 超潔淨閥結構分析結論[17]..........52 參考文獻..........54en-US超潔淨閥膜片流場分析結構應力分析Ultra high purity valveDiaphragmFlow fieldStress analysisthesis