离心泵叶轮内部液固两相流场的数值模拟和实验研究

发布时间：2023-09-29 06:15

　　本文是国家自然科学基金资助项目“叶轮机械内伴有盐析的液固两相流动的研究”(No.50476068)的一部分。主要针对泵内部流道因结盐而堵塞这一现象,从掌握泵内部液固两相流的真实流动出发,来了解泵内部的结盐与流动的关系。 利用商用FLUENT软件对离心泵叶轮内部流场单相及固液两相流场进行数值模拟,利用流场测试仪器PIV对叶轮内的流场进行了实验研究。本文所进行的研究工作及取得的研究成果为: 1.简要介绍了国内外因结盐而导致管道以及泵内部堵塞的研究现状并作出客观分析; 2.利用Pro/ENGINEER软件对离心泵叶轮进行三维造型;介绍了网格生成技术以及各自的特点,引入基于代数生成法的曲面网格生成技术的概念以及应用Gambit流体力学专业软件对离心泵叶轮内部流道进行非结构网格的划分; 3.采用双方程模型和壁面函数法使N—S方程封闭并避开了粘性支层,加快求解速度;通过调研分析和比较,本文采用基于雷诺时均方程和k-ε双方程湍流模型,采用贴体坐标和交错网格系统对N—S方程用有限体积法进行离散,采用交错网格存放变量,用SIMPLE算法求解N—S方程,对离心泵叶轮内部液固两相流场进行数值模拟; 4.针对...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 结盐研究现状概述
    1.2 离心叶轮内部流场分析
        1.2.1 离心叶轮内部单相流场的研究现状
        1.2.2 离心泵叶轮内部液固两相流场的研究现状
    1.3 本文研究的主要内容
        1.3.1 问题的提出及意义
        1.3.2 本文研究内容
第二章 液固两相流理论基础
    2.1 液固两相流概述
    2.2 旋转机械中的液固两相流动
        2.2.1 基本假设及理想状态下的运动方程
        2.2.2 直角坐标下离心泵叶轮中液固两相流动的运动方程
        2.2.3 离心泵叶轮中液固各相的运动分析
第三章 离心泵叶轮内部液固两相流场数值计算方法
    3.1 CFD计算软件FLUENT简介
    3.2 离心泵叶轮的三维造型
    3.3 网格生成技术
        3.3.1 网格生成概述
        3.3.2 贴体计算网格的生成
        3.3.3 非结构网格的生成概述
    3.4 离心泵叶轮内部网格生成
    3.5 数值模拟的基本参数
    3.6 边界条件的确定
    3.7 计算模型及其控制方程
        3.7.1 计算模型的选择
        3.7.2 控制方程
第四章 数值模拟结果及分析
    4.1 清水流场的计算与分析
        4.1.1 离心泵的运行工况参数
        4.1.2 设计工况下叶轮内部流场的计算结果
        4.1.3 1.2倍设计流量下叶轮内部流场的部分计算结果
        4.1.4 0.8倍设计流量下叶轮内部流场的部分计算结果
    4.2 液固两相流状态下流场的计算与分析
        4.2.1 设计工况下离心泵叶轮内部流场的计算结果
        4.2.2 数值模拟结果初步分析
第五章 离心泵内部流场的PIV试验研究
    5.1 PIV测量技术
        5.1.1 PIV测试系统
        5.1.2 PIV系统实验参数
        5.1.3 示踪粒子的选择
    5.2 实验装置
    5.3 实验测量条件及步骤
        5.3.1 测量条件
        5.3.2 测量步骤
        5.3.3 实验数据处理方法
    5.4 测量精度分析
    5.5 清水测量结果
    5.6 离心泵内部液固两相流场测量原理
        5.6.1 PIV在液固两相流场测试中的应用
        5.6.2 粒径分辨法
    5.7 离心泵内部液固两相流场测量结果
    5.8 试验结果与计算结果比较分析
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文



本文编号：3849445