在工程應(yīng)用的過(guò)程中涉及到許多管道的應(yīng)用,顆粒的沖蝕磨損是造成管道失效的主要形式之一,而彎頭位置的沖刷磨損速率是直管段的10倍以上。研究彎頭失效原因,可以明顯提高管道的使用壽命。本文針對(duì)彎頭內(nèi)的液固兩相流,采用CFD流體仿真方法分析彎頭內(nèi)的流場(chǎng)、顆粒軌跡、最大磨損位置和最大磨損速率等變化規(guī)律,主要的研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:（1）采用歐拉-拉格朗日的計(jì)算方法,結(jié)合流體流動(dòng)模型、顆粒離散相模型、壁面反射模型和磨損模型構(gòu)建了彎頭沖蝕磨損的數(shù)值模擬方法。將該模型所得管內(nèi)流速分布和磨損速率與文獻(xiàn)中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)相對(duì)比,結(jié)果吻合良好,證明該模型可以準(zhǔn)確模擬彎頭內(nèi)的流動(dòng)分布和磨損速率;（2）采用所構(gòu)建的彎頭沖蝕磨損的數(shù)值模擬方法,分析了最大磨損速率和最大磨損位置與顆粒粒徑、管道流速和管道幾何形狀之間的關(guān)系,確定了影響因素對(duì)最大磨損速率和最大磨損位置的影響。模擬結(jié)果表明,斯托克斯數(shù)對(duì)顆粒軌跡有一定的影響,但對(duì)最大磨損速率發(fā)生的位置無(wú)決定性作用,其發(fā)生的位置只與顆粒直徑和彎頭的彎徑比相關(guān)且不隨流速的變化而變化,且會(huì)在某一直徑下發(fā)生突變;（3）利用該磨損規(guī)律設(shè)計(jì)新型減磨彎頭,確定了該減磨彎頭的形狀,并對(duì)該彎頭在不同... 

【文章來(lái)源】：武漢理工大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 顆粒磨損機(jī)理
        1.2.2 顆粒磨損預(yù)測(cè)的重要參數(shù)
        1.2.3 沖蝕磨損數(shù)值模擬模型
        1.2.4 磨損研究的主要內(nèi)容
    1.3 研究目標(biāo)和內(nèi)容
        1.3.1 研究目標(biāo)
        1.3.2 研究?jī)?nèi)容
        1.3.3 技術(shù)路線圖
第2章 液固兩相流彎頭沖蝕磨損數(shù)值模擬方法的構(gòu)建及驗(yàn)證
    2.1 彎頭沖蝕磨損數(shù)值模擬方法
        2.1.1 流體運(yùn)動(dòng)控制方程
        2.1.2 湍流模型
        2.1.3 離散相模型
        2.1.4 液固兩相耦合
        2.1.5 磨損模型
        2.1.6 顆粒碰撞和反彈函數(shù)
    2.2 模型的驗(yàn)證
        2.2.1 流體流動(dòng)模型驗(yàn)證
        2.2.2 磨損模型驗(yàn)證
    2.3 本章小結(jié)
第3章 液固兩相流彎頭沖蝕磨損特性分析
    3.1 建立仿真模型和設(shè)定參數(shù)
        3.1.1 彎頭幾何模型
        3.1.2 邊界條件
        3.1.3 數(shù)值設(shè)置
        3.1.4 網(wǎng)格獨(dú)立性檢驗(yàn)
    3.2 結(jié)果與分析
        3.2.1 斯托克斯數(shù)與磨損位置的關(guān)系
        3.2.2 流速在對(duì)彎頭中最大磨損區(qū)域的影響
        3.2.3 顆粒直徑對(duì)最大磨損位置的影響
        3.2.4 混合顆粒對(duì)最大磨損位置的影響
        3.2.5 彎徑比對(duì)最大磨損位置的影響
    3.3 本章小結(jié)
第4章 液固兩相流減磨彎頭設(shè)計(jì)與優(yōu)化
    4.1 彎頭外形設(shè)計(jì)
    4.2 邊界條件設(shè)定
    4.3 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證
    4.4 大顆粒情況下四因素分析
        4.4.1 直管段L
        4.4.2 大徑R1
        4.4.3 小徑R2
        4.4.4 夾角θ
        4.4.5 大徑R1 和緩沖直管L的交互作用分析
    4.5 小顆粒情形分析
        4.5.1 彎頭順向放置分析
        4.5.2 彎頭方向放置分析
    4.6 減磨彎頭磨損率、阻力和強(qiáng)度分析
        4.6.1 減磨彎頭磨損率分析
        4.6.2 減磨彎頭阻力分析
        4.6.3 減磨彎頭強(qiáng)度分析
    4.7 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間獲得的科研成果
攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]固體顆粒對(duì)液/固兩相流彎管沖蝕作用分析[J]. 彭文山,曹學(xué)文.  中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào). 2015(06)
[2]壓力設(shè)備腐蝕失效案例統(tǒng)計(jì)分析[J]. 宋光雄,張曉慶,常彥衍,張崢,鐘群鵬.  材料工程. 2004(02)
[3]氣力輸送系統(tǒng)的彎頭結(jié)構(gòu)形式及合理選用[J]. 馬正先.  起重運(yùn)輸機(jī)械. 1996(06)
[4]系統(tǒng)方法在沖蝕研究建模中的應(yīng)用[J]. 牟軍,張豐,肖延齡,毛志遠(yuǎn).  材料導(dǎo)報(bào). 1995(01)



本文編號(hào)：3170378