離心泵內(nèi)部流動是高速旋轉(zhuǎn)和高曲率的各向異性湍流。傳統(tǒng)的雷諾時均(RANS)模型得到的流場信息不夠豐富,LES對計算成本的要求較高,而LES/RANS混合方法結(jié)合了兩種方法各自的優(yōu)點,在高雷諾數(shù)、大分離流動的計算中有著明顯的優(yōu)勢,能在節(jié)省計算資源的同時滿足流場模擬的精度要求。本文將體現(xiàn)螺旋度約束的亞格子應(yīng)力項引入原始DES模型中從而構(gòu)建螺旋度修正模型,以期更好的模擬離心葉輪的內(nèi)部流場。主要工作和研究結(jié)果如下:(1)在經(jīng)典DES模型的基礎(chǔ)上,使用Fluent用戶自定義函數(shù)(UDF),編寫螺旋度修正模型中的模塊,動態(tài)加載到求解器上來求解所需要的流場數(shù)據(jù)。使用經(jīng)典的旋轉(zhuǎn)管道算例,將經(jīng)典DES模型和螺旋度修正DES模型得到的流向速度、湍動能、雷諾應(yīng)力、螺旋度等量進行對比;并將兩種模型預(yù)測到的速度剖面與實驗結(jié)果進行對比,結(jié)果顯示修正DES模型得到的速度剖面與實驗結(jié)果更加接近,而各個湍流統(tǒng)計量的分析結(jié)果也與速度剖面具有一致性,驗證了螺旋度修正模型對于預(yù)測旋轉(zhuǎn)流場的可靠性。(2)將螺旋度修正模型用于離心泵的數(shù)值模擬,并進行外部揚程驗證和內(nèi)部流場驗證。通過與實驗值對比可以發(fā)現(xiàn),在小流量工況下(0.2Qd...

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
    1.2 LES/RANS混合模型的研究進展
    1.3 湍流模型修正的研究進展
    1.4 論文主要研究內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)
        1.4.1 數(shù)值模擬
        1.4.2 實驗研究
        1.4.3 論文結(jié)構(gòu)
    1.5 本章小結(jié)
第二章 離心泵內(nèi)數(shù)值研究方法
    2.1 DES模型
    2.2 RANS模型
        2.2.1 SST模型
        2.2.2 考慮旋轉(zhuǎn)和曲率影響的修正模型
    2.3 LES模型
        2.3.1 Smargorinsky渦粘模式
        2.3.2 動態(tài)亞格子應(yīng)力模式
        2.3.3 亞格子應(yīng)力的螺旋度修正
    2.4 本章小結(jié)
第三章 旋轉(zhuǎn)管道中的模擬驗證及分析
    3.1 螺旋度修正模型的實現(xiàn)
        3.1.1 Fluent中的UDF調(diào)用簡介
        3.1.2 螺旋度修正模型的邏輯實現(xiàn)
        3.1.3 流場變量的統(tǒng)計平均
    3.2 旋轉(zhuǎn)管道流場分析
        3.2.1 旋轉(zhuǎn)管道的幾何模型
        3.2.2 螺旋度修正的模擬驗證及分析
    3.3 本章小結(jié)
第四章 基于螺旋度修正模型的離心泵內(nèi)部流場驗證及分析
    4.1 計算模型和邊界條件
        4.1.1 模型泵參數(shù)
        4.1.2 網(wǎng)格劃分和邊界條件
    4.2 外部揚程和內(nèi)部流場驗證
        4.2.1 PIV實驗裝置系統(tǒng)
        4.2.2 外部揚程驗證
        4.2.3 內(nèi)部流場驗證
    4.3 流動發(fā)展階段內(nèi)部流場計算結(jié)果分析
    4.4 充分發(fā)展后內(nèi)部流場計算結(jié)果分析
        4.4.1 平均相對速度場對比分析
        4.4.2 平均壓力場對比分析
        4.4.3 平均流線場對比分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 高階時間平均統(tǒng)計量及其模擬結(jié)果分析
    5.1 雷諾應(yīng)力產(chǎn)生項與雷諾應(yīng)力的關(guān)系
    5.2 雷諾應(yīng)力產(chǎn)生項與雷諾應(yīng)力在流道內(nèi)的分布規(guī)律
    5.3 平均雷諾應(yīng)力產(chǎn)生項沿流道的分布規(guī)律
    5.4 雷諾應(yīng)力輸運方程中各項的分布規(guī)律
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 研究總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果



本文編號：3758540