本文關(guān)鍵詞：離心泵內(nèi)鹽析液固兩相流動的研究及優(yōu)化設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在石油化工、制漿造紙、鹵水輸運等現(xiàn)代工業(yè)中,伴有鹽析的液固兩相流動現(xiàn)象十分普遍,析出的固體顆粒會阻礙流體機(jī)械的過流通道,嚴(yán)重時會導(dǎo)致堵塞和磨損現(xiàn)象的發(fā)生。鹽析現(xiàn)象造成工業(yè)生產(chǎn)中大量能源和資源的浪費,對其進(jìn)行深入研究有助于節(jié)約能源、減少損失。為更深入地探究鹽析機(jī)理,本文在自主設(shè)計的模型離心泵基礎(chǔ)上,結(jié)合群體平衡模型和計算流體動力學(xué)方法,對典型工況下泵內(nèi)鹽析液固兩相流場進(jìn)行了數(shù)值模擬和深入分析,以下為所做的研究工作及取得的主要成果:1、簡要介紹了鹽析液固兩相流及群體平衡模型的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,系統(tǒng)歸納了鹽析過程的基本機(jī)理,對晶體成核、生長、聚并、二次成核還有破碎等微觀行為進(jìn)行了深入的闡釋,發(fā)現(xiàn)晶體顆粒的產(chǎn)生主要是由于二次成核和非均相成核的作用,這兩種模式在鹽析現(xiàn)象中起到至關(guān)重要的作用;總結(jié)了鹽析晶體的輸運方程,鹽析系統(tǒng)中具有的多種擴(kuò)散形式都受到輸運過程的影響,此外輸運作用將限制繼續(xù)析出鹽析晶體顆粒的速率;介紹了群體平衡模型的基本理論,引入的目的是為了更好地描述顆粒群體的行為并且解釋其在系統(tǒng)環(huán)境下的動態(tài)演化進(jìn)程。2、運用三維造型軟件Pro/E對模型泵全流場進(jìn)行三維建模,并采用非結(jié)構(gòu)化四面體網(wǎng)格劃分葉輪和蝸殼流道區(qū)域,進(jìn)水段和出水段采用六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分,為確保獲得可靠的模擬結(jié)果對局部位置進(jìn)行了網(wǎng)格加密;3、為了將鹽析現(xiàn)象中各種微觀行為考慮在內(nèi),本文借助用戶自定義函數(shù)導(dǎo)入晶體成核和生長模型,以CFD-PBM雙向耦合方法對離心泵內(nèi)的鹽析液固兩相流場進(jìn)行了定常和非定常數(shù)值模擬,研究了不同流量,不同體積分?jǐn)?shù)等流動條件下的離心泵內(nèi)鹽析晶體顆粒尺寸分布情況與變化規(guī)律,得出“在葉片進(jìn)口處顆粒濃度分布較為均勻,而在葉片出口處從背面到工作面呈現(xiàn)明顯的逆濃度梯度;出口處晶體顆粒相的相對速度略大于液相”等結(jié)論;4、以水力效率峰值、最高效率工況下的揚程作為優(yōu)化設(shè)計的目標(biāo)函數(shù),通過Plackett-Burman試驗設(shè)計、正交試驗法、RSM方法對模型離心泵中的8個設(shè)計變量進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化分析,獲得了目標(biāo)函數(shù)與設(shè)計變量的關(guān)聯(lián)式。對關(guān)聯(lián)式進(jìn)行最值分析得到尋優(yōu)后的模型泵參數(shù),并將之應(yīng)用于建模仿真,發(fā)現(xiàn)模擬的目標(biāo)性能近似于響應(yīng)面方程擬合的預(yù)測值,所得目標(biāo)函數(shù)值較優(yōu)化前的模型有明顯改善。
【關(guān)鍵詞】：離心泵 鹽析兩相流 群體平衡模型 數(shù)值計算 優(yōu)化設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH311;O359
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 課題研究背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-20
• 1.2.1 鹽析液固兩相流的研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.2 群體平衡模型的研究現(xiàn)狀15-18
• 1.2.3 葉輪機(jī)械多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計的研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3 本文主要工作及內(nèi)容20-21
• 第二章 鹽析過程基本理論21-31
• 2.1 鹽析晶體的成核及生長21-25
• 2.1.1 鹽析晶體的成核21-23
• 2.1.2 鹽析晶體的生長23-25
• 2.2 鹽析晶體的聚并、破碎與老化25-26
• 2.2.1 鹽析晶體的聚并和破碎25
• 2.2.2 鹽析晶體的老化25-26
• 2.3 鹽析晶體的輸運方程26-28
• 2.3.1 質(zhì)量輸運26-27
• 2.3.2 動量輸運27
• 2.3.3 熱量輸運27-28
• 2.4 群體平衡模型理論28-31
• 2.4.1 群體平衡方程28-29
• 2.4.2 生長和溶解29
• 2.4.3 聚并和破碎29-30
• 2.4.4 群體平衡方程的求解30-31
• 第三章 離心泵內(nèi)鹽析液固兩相流場定常計算31-50
• 3.1 模型泵基本參數(shù)及三維造型31-33
• 3.1.1 模型離心泵基本參數(shù)31-32
• 3.1.2 模型泵三維造型32-33
• 3.1.3 網(wǎng)格劃分33
• 3.2 數(shù)值計算33-37
• 3.2.1 計算模型33-34
• 3.2.2 邊界條件34-37
• 3.3 數(shù)值計算結(jié)果與分析37-50
• 3.3.1 不同固相體積分?jǐn)?shù)對葉輪流道顆粒粒徑分布的影響37-39
• 3.3.2 不同固相體積分?jǐn)?shù)對葉輪流道顆粒濃度分布的影響39-40
• 3.3.3 不同流量對葉輪流道顆粒粒徑分布的影響40-43
• 3.3.4 不同流量對葉輪流道顆粒濃度分布的影響43-44
• 3.3.5 葉輪區(qū)域顆粒濃度的分布44-45
• 3.3.6 葉輪流道內(nèi)液固兩相相對速度分布45-46
• 3.3.7 不同出口角模型46-47
• 3.3.8 不同葉片數(shù)模型47-48
• 3.3.9 不同包角模型48-50
• 第四章 離心泵內(nèi)鹽析液固兩相流場非定常計算50-57
• 4.1 壓力分布51-52
• 4.2 速度分布52-54
• 4.3 粒徑分布54-55
• 4.4 流動跡線55-56
• 4.5 內(nèi)外特性隨時間的變化56-57
• 第五章 葉輪多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計57-66
• 5.1 設(shè)計方法57-58
• 5.1.1 Plackett-Burman試驗設(shè)計57
• 5.1.2 正交試驗設(shè)計57-58
• 5.1.3 響應(yīng)曲面法58
• 5.2 目標(biāo)函數(shù)定義58
• 5.3 篩選試驗設(shè)計——Plackett-Burman設(shè)計58-62
• 5.4 正交試驗法確定次顯著因素的最佳設(shè)計點62-63
• 5.5 響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計63-65
• 5.6 結(jié)論65-66
• 第六章 總結(jié)與展望66-69
• 6.1 總結(jié)66-67
• 6.2 展望67-69
• 參考文獻(xiàn)69-74
• 致謝74-75
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文75

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 姜培正,魏進(jìn)家,王長安;濃密液固兩相流動的數(shù)值研究與理論分析[J];西安交通大學(xué)學(xué)報;1998年04期

2 陳鳳桂;液固兩相流中固體量的計量[J];金屬礦山;1996年03期

3 劉剛;陳超;韓金良;錢致穎;;液固兩相流聲發(fā)射檢測系統(tǒng)設(shè)計及實驗評價[J];振動與沖擊;2012年22期

4 高暉,郭烈錦,張西民;螺旋管分離器中液固兩相流顆粒相分布研究[J];工程熱物理學(xué)報;2002年S1期

5 楊敏官;劉棟;顧海飛;李忠;;鹽析液固兩相流場的PIV測量方法[J];江蘇大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2007年04期

6 劉剛;陳超;韓金良;;AE檢測液固兩相流室內(nèi)模擬研究[J];科技導(dǎo)報;2012年22期

7 袁丹青,劉天寶;旋轉(zhuǎn)、彎曲、擴(kuò)散流道中液固兩相流場的數(shù)值模擬及其分析[J];上海力學(xué);1999年02期

8 ;[J];;年期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 劉永兵;陳紀(jì)忠;陽永榮;;管道內(nèi)漿液輸送液固兩相流的數(shù)值模擬[A];第一屆全國化學(xué)工程與生物化工年會論文摘要集(上)[C];2004年

2 沈志恒;劉文鐵;金記英;陸慧林;;倒置液固流化床內(nèi)液固兩相流動特性的數(shù)值模擬[A];中國顆粒學(xué)會2006年年會暨海峽兩岸顆粒技術(shù)研討會論文集[C];2006年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張斌;液固兩相流中超聲波信號的傳播特性研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2015年

2 汪亞運;離心泵內(nèi)鹽析液固兩相流動的研究及優(yōu)化設(shè)計[D];江蘇大學(xué);2016年

3 毛德健;基于激光消光法的小通道液固兩相流參數(shù)檢測研究[D];浙江大學(xué);2014年

4 孫遠(yuǎn)廣;液固兩相流固相濃度及沉降速度的測量研究[D];東北大學(xué);2009年

5 王澤勇;液固兩相流固相濃度及沉降速度的測量研究[D];東北大學(xué);2011年

6 姚睿;液固兩相流離心泵流體動力與機(jī)械組合密封研究[D];長沙理工大學(xué);2010年

7 梁超愛;液固兩相流固相濃度和沉降速度測量的研究[D];東北大學(xué);2012年

8 高波;旋流泵內(nèi)部液固兩相流場的計算及PDPA實驗研究[D];江蘇大學(xué);2007年

9 韓己福;液固兩相流固相濃度及沉降速度的測量研究[D];東北大學(xué);2010年

10 田清;內(nèi)插螺旋線對液固兩相流動與傳熱特性影響研究[D];湘潭大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：離心泵內(nèi)鹽析液固兩相流動的研究及優(yōu)化設(shè)計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：411279