以NPS12—Class150楔形闸阀为研究对象,对闸阀阀体中腔加强筋结构与位置进行正交试验设计,通过Kriging代理模型对正交设计结果进行曲面插值后,利用遗传算法对Kriging代理模型求取最优值,实现闸阀阀体强度及其密封性能优化。数值模拟验证结果表明:与优化前相比,优化后的闸阀最大等效应力减小了29.97%,最大位移量减小了44.31%,最小密封比压从0MPa增加到16.243MPa,且密封间隙为0mm。

DN350型楔形闸阀阀座在进口通入温度为545℃、压力为10.3 MPa的水时发生屈服失效。为解决此问题,建立有限元模型,运用单向流固耦合方法得到阀座的等效应力与总变形云图。结果表明:内腔流场压力增大使得出口阀座的卸荷槽处应力增大,导致屈服失效,出口阀座顶部向内凹陷;增加卸荷槽数量能够优化应力在阀座上的分布,增大阀座外径能够增加阀座的刚度并减小变形量;当卸荷槽数量为2时,出口阀座应力降低了57.97%,总变形降低了48.58%;增加阀座厚度能降低阀座应力,当阀座厚度增加量为15 mm时满足强度要求。优化后的阀座满足实际工况强度要求,该方法为类似结构的改进提供了参考。