離心泵內(nèi)部流動(dòng)是高速旋轉(zhuǎn)和高曲率的各向異性湍流。傳統(tǒng)的雷諾時(shí)均(RANS)模型得到的流場(chǎng)信息不夠豐富,LES對(duì)計(jì)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(diǎn),在高雷諾數(shù)、大分離流動(dòng)的計(jì)算中有著明顯的優(yōu)勢(shì),能在節(jié)省計(jì)算資源的同時(shí)滿足流場(chǎng)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(xiàng)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(chǎng)。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(dòng)態(tài)加載到求解器上來(lái)求解所需要的流場(chǎng)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(dòng)能、雷諾應(yīng)力、螺旋度等量進(jìn)行對(duì)比;并將兩種模型預(yù)測(cè)到的速度剖面與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果顯示修正DES模型得到的速度剖面與實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加接近,而各個(gè)湍流統(tǒng)計(jì)量的分析結(jié)果也與速度剖面具有一致性,驗(yàn)證了螺旋度修正模型對(duì)于預(yù)測(cè)旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)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(jìn)行外部揚(yáng)程驗(yàn)證和內(nèi)部流場(chǎng)驗(yàn)證。通過(guò)與實(shí)驗(yàn)值對(duì)比可以發(fā)現(xiàn),在小流量工況下(0.2Qd...

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(jìn)展
    1.3 湍流模型修正的研究進(jìn)展
    1.4 論文主要研究?jī)?nèi)容及組織結(jié)構(gòu)
        1.4.1 數(shù)值模擬
        1.4.2 實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(yàn)證及分析
    3.1 螺旋度修正模型的實(shí)現(xiàn)
        3.1.1 Fluent中的UDF調(diào)用簡(jiǎn)介
        3.1.2 螺旋度修正模型的邏輯實(shí)現(xiàn)
        3.1.3 流場(chǎng)變量的統(tǒng)計(jì)平均
    3.2 旋轉(zhuǎn)管道流場(chǎng)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(yàn)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(chǎng)驗(yàn)證及分析
    4.1 計(jì)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(yáng)程和內(nèi)部流場(chǎng)驗(yàn)證
        4.2.1 PIV實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)
        4.2.2 外部揚(yáng)程驗(yàn)證
        4.2.3 內(nèi)部流場(chǎng)驗(yàn)證
    4.3 流動(dòng)發(fā)展階段內(nèi)部流場(chǎng)計(jì)算結(jié)果分析
    4.4 充分發(fā)展后內(nèi)部流場(chǎng)計(jì)算結(jié)果分析
        4.4.1 平均相對(duì)速度場(chǎng)對(duì)比分析
        4.4.2 平均壓力場(chǎng)對(duì)比分析
        4.4.3 平均流線場(chǎng)對(duì)比分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 高階時(shí)間平均統(tǒng)計(jì)量及其模擬結(jié)果分析
    5.1 雷諾應(yīng)力產(chǎn)生項(xiàng)與雷諾應(yīng)力的關(guān)系
    5.2 雷諾應(yīng)力產(chǎn)生項(xiàng)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(xiàng)沿流道的分布規(guī)律
    5.4 雷諾應(yīng)力輸運(yùn)方程中各項(xiàng)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(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果



本文編號(hào)：3758540