本文關(guān)鍵詞：迷宮螺旋泵多工況多介質(zhì)數(shù)值模擬及其結(jié)構(gòu)特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：迷宮螺旋泵是一種高揚程小流量的流體機械,在石油化工、水處理、農(nóng)業(yè)灌溉等行業(yè)廣泛應(yīng)用。它可進行單相流、氣-液和固-液兩相流及氣-液-固三相流流體輸送,目前關(guān)于迷宮泵的多相流和結(jié)構(gòu)特性研究較少,本文以不同湍流模型下單相流數(shù)值模擬為切入點,展開泵的單相流、兩相流、三相流的流場系統(tǒng)性研究及其結(jié)構(gòu)特性研究,主要研究內(nèi)容如下：(1)采用RNG κ-ε、SST κ-ω、標(biāo)準(zhǔn)k-ε和標(biāo)準(zhǔn)k-ω四種湍流模型對迷宮泵流場進行單相流動數(shù)值模擬和實驗驗證,分析和討論了不同湍流模型對迷宮泵的流場影響和水力性能的預(yù)報。(2)應(yīng)用計算流體軟件FLUENT,對泵在顆粒直徑0.015,0.03,0.06,0.08,0.1 mm和初始固相濃度為30%,40%,50%,60%,70%時進行固-液兩相流仿真模擬,分析了流場的壓力、相對速度的變化規(guī)律,探究了顆粒直徑與初始濃度對泵的揚程和水力效率的影響：對泵在含氣率分別為0.1,0.2,0.25,0.3,0.35,0.4時進行氣-液兩相流數(shù)值模擬,得到流場的壓力、相對速度、含氣率分布情況,并進行了氣液兩相流實驗,分析泵的水力性能和泵產(chǎn)生微納米氣泡的直徑和分布規(guī)律,探究泵的曝氣增氧能力和微納米氣泡產(chǎn)生的機理。(3)對泵氣-液-固多相流流場進行數(shù)值模擬,分析了氣-液-固三相流時下流場的壓力、速度、氣-液-固三相的分布情況,并探究氣-液-固三相流中,泵轉(zhuǎn)子上固相、氣相濃度隨軸向位置變化的分布規(guī)律,對比分析了泵在單相流、固-液,氣-液兩相流和氣-液-固三相流時的水力性能；系統(tǒng)的研究了該泵在單相、兩相、多相流下的流場分布規(guī)律和水力性能。(4)基于流固耦合原理對迷宮泵轉(zhuǎn)子進行靜力學(xué)分析和模態(tài)分析,采用多物理場協(xié)同仿真平臺ANSYS Workbench對泵轉(zhuǎn)子進行仿真計算,得到泵在不同工況介質(zhì)下的等效應(yīng)力和變形情況以及轉(zhuǎn)子的前6階固有頻率和相應(yīng)振型,并探究了轉(zhuǎn)子最大等效應(yīng)力和最大總變形隨流量的變化規(guī)律,這些研究為轉(zhuǎn)子的工作可靠性和結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了數(shù)值數(shù)據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：迷宮螺旋泵 流場分析 微納米氣泡 結(jié)構(gòu)分析
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH38
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-17
• 符號說明17-18
• 第一章 緒論18-26
• 1.1 概述18
• 1.2 迷宮螺旋泵簡介18-19
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-20
• 1.4 迷宮螺旋泵的基本理論20-24
• 1.4.1 工作原理20-21
• 1.4.2 性能參數(shù)21-23
• 1.4.3 結(jié)構(gòu)參數(shù)23-24
• 1.5 本論文的研究內(nèi)容24-26
• 第二章 不同湍流模型下迷宮螺旋泵的單相流場的數(shù)值模擬26-44
• 2.1 計算流體力學(xué)理論26-27
• 2.1.1 CFD簡介26
• 2.1.2 CFD求解過程26-27
• 2.2 迷宮泵模型的建立27-31
• 2.2.1 基本參數(shù)27-28
• 2.2.2 幾何模型建立28-29
• 2.2.3 網(wǎng)格劃分及網(wǎng)格無關(guān)性驗證29-31
• 2.3 單相流數(shù)值模擬計算方法31-35
• 2.3.1 數(shù)值模擬方法和控制方程31-32
• 2.3.2 湍流模型的選擇32-33
• 2.3.3 求解方法的設(shè)置33-34
• 2.3.4 邊界條件34-35
• 2.3.5 流體介質(zhì)35
• 2.3.6 動靜區(qū)域耦合方法35
• 2.4 單相流實驗35-37
• 2.4.1 實驗設(shè)備及步驟35-36
• 2.4.2 數(shù)據(jù)處理36-37
• 2.5 數(shù)值模擬結(jié)果及分析37-43
• 2.5.1 不同湍流模型對泵性能預(yù)測的影響37-41
• 2.5.2 不同湍流模型對泵內(nèi)部流場的影響41-43
• 2.6 本章小結(jié)43-44
• 第三章 迷宮螺旋泵的固-液和氣-液兩相流場的數(shù)值模擬44-60
• 3.1 兩相流簡介44
• 3.2 兩相流數(shù)值模擬計算方法44-45
• 3.2.1 多相流模型的選擇44-45
• 3.2.2 數(shù)值計算方法的選擇45
• 3.3 固-液兩相流數(shù)值模擬結(jié)果及分析45-50
• 3.3.1 壓力分布45-47
• 3.3.2 速度分布47-48
• 3.3.3 顆粒直徑和固相濃度對泵揚程的影響48-49
• 3.3.4 顆粒直徑和固相濃度對泵水力效率的影響49-50
• 3.4 氣-液兩相流數(shù)值模擬結(jié)果及分析50-55
• 3.4.1 壓力分布51-52
• 3.4.2 速度分布52-53
• 3.4.3 含氣率分布53-55
• 3.5 氣液兩相流實驗研究55-58
• 3.5.1 實驗設(shè)備和實驗方法55
• 3.5.2 水力性能分析55-56
• 3.5.3 迷宮泵氣泡粒徑的測量56-58
• 3.6 本章小結(jié)58-60
• 第四章 迷宮螺旋泵氣-液-固三相流場的數(shù)值模擬60-72
• 4.1 氣-液-固三相流簡介和研究方法60
• 4.1.1 氣-液-固三相流簡介60
• 4.1.2 氣-液-固三相流的研究方法60
• 4.2 氣-液-固三相流數(shù)值仿真60-61
• 4.2.1 數(shù)值仿真方法60-61
• 4.2.2 基本假設(shè)61
• 4.3 數(shù)值仿真結(jié)果及分析61-70
• 4.3.1 壓力分布62-64
• 4.3.2 速度分布64-65
• 4.3.3 濃度分布65-67
• 4.3.4 三相流中氣相和固相的變化規(guī)律67-68
• 4.3.5 泵的水力性能分析68-70
• 4.4 本章小結(jié)70-72
• 第五章 基于流固耦合的泵轉(zhuǎn)子靜力學(xué)分析和模態(tài)分析72-88
• 5.1 ANSYS Workbench軟件介紹72
• 5.1.1 ANSYS簡介72
• 5.1.2 ANSYS Workbench概述72
• 5.2 靜力學(xué)分析和模態(tài)分析理論72-74
• 5.2.1 靜力學(xué)分析理論72-74
• 5.2.2 模態(tài)分析理論74
• 5.3 流固耦合計算的實現(xiàn)過程74-79
• 5.3.1 流固耦合問題的求解方法74-75
• 5.3.2 材料屬性定義75-76
• 5.3.3 轉(zhuǎn)子模型的導(dǎo)入和網(wǎng)格劃分76-77
• 5.3.4 施加約束和載荷77-78
• 5.3.5 求解模型78-79
• 5.4 轉(zhuǎn)子靜力學(xué)模擬結(jié)果分析79-84
• 5.4.1 載荷對轉(zhuǎn)子應(yīng)力和變形的影響79-80
• 5.4.2 流量對轉(zhuǎn)子應(yīng)力和變形的影響80-84
• 5.5 轉(zhuǎn)子模態(tài)模擬結(jié)果分析84-86
• 5.6 本章小結(jié)86-88
• 第六章 結(jié)論與展望88-92
• 6.1 結(jié)論88-90
• 6.2 展望90-92
• 參考文獻92-96
• 致謝96-98
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文98-100
• 作者和導(dǎo)師簡介100-101
• 附件101-102

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  本文關(guān)鍵詞：迷宮螺旋泵多工況多介質(zhì)數(shù)值模擬及其結(jié)構(gòu)特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：306801