本文關(guān)鍵詞：球床多孔介質(zhì)通道單相流體流動特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 本文以球床水冷反應(yīng)堆為研究背景,對管內(nèi)填充玻璃球構(gòu)成的球床多孔介質(zhì)通道內(nèi)單相水的流動特性進行了可視化研究。實驗采用的有機玻璃管的內(nèi)徑為50mm,填充玻璃球直徑分別為2mm、3mm、5mm和8mm,相應(yīng)的孔隙率為0.366、0.395,0.384和0.408。實驗在常壓下進行,流速范圍為1.08-3755.5kg/h。 多孔介質(zhì)內(nèi)的流動特性計算中比較常用的有Forchheimer模型和Izbash模型。通過與實驗數(shù)據(jù)對比分析,發(fā)現(xiàn)Forchheimer方法計算更為準確,物理意義也更加明顯。還將幾種典型的以Forchheimer計算模型為基礎(chǔ)的Ergun型經(jīng)驗公式與實驗數(shù)據(jù)進行了對比分析,結(jié)果表明此類公式在低流速時能與實驗數(shù)據(jù)符合較好,但隨著流速的提高誤差呈現(xiàn)增加的趨勢。雖然根據(jù)無量綱壓降隨雷諾數(shù)變化趨勢的不同,確定出了多孔介質(zhì)通道內(nèi)不同流區(qū)的轉(zhuǎn)換邊界,但是分區(qū)擬合方法得到的Ergun型經(jīng)驗公式在分區(qū)點的粘性阻力項和慣性阻力項計算值不連續(xù)；采用不分區(qū)擬合的方法,計算精度又相對較低。引入邊界效應(yīng)的影響,以Forchheimer計算模型為基礎(chǔ),給出了新的阻力壓降計算公式,其平均相對誤差為5.92%,最大相對誤差小于12%。 本文還對流動特性進行了示蹤觀察和壓力波動分析。在多孔介質(zhì)通道內(nèi)不同流態(tài)的流體呈現(xiàn)出不同的流動特征和壓力波動變化特性。在Forchheimer區(qū),流體流線存在交叉和分離現(xiàn)象,壓力脈動相對較小;在湍流區(qū),壓力脈動相對較大。多孔介質(zhì)內(nèi)的流體同時還存在著滯流、回流以及彌散等現(xiàn)象。 最后,利用Fluent計算軟件對多孔介質(zhì)中單相流體流動進行了數(shù)值模擬,并將計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)進行了對比分析。結(jié)果表明,利用Fluent軟件中的簡化多孔區(qū)域物理模型計算多孔介質(zhì)中流體流動,一方面在流速較高區(qū)域計算出的阻力壓降誤差較大；另一方面,由于該模型對多孔區(qū)域進行了簡化,因而不能真實的模擬出多孔介質(zhì)中流體流動的速度矢量場。
【關(guān)鍵詞】：多孔介質(zhì) 阻力壓降 Forchheimer模型 Ergun型公式 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TK124
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-28
• 1.1 課題的背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀12-25
• 1.2.1 研究概況12-13
• 1.2.2 數(shù)值計算研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.3 實驗研究現(xiàn)狀17-25
• 1.3 多孔介質(zhì)流動特性研究存在的問題25-27
• 1.4 本文的主要工作27-28
• 第2章 實驗系統(tǒng)和實驗設(shè)計28-39
• 2.1 實驗裝置系統(tǒng)28-31
• 2.1.1 循環(huán)水系統(tǒng)29-30
• 2.1.2 測量系統(tǒng)30-31
• 2.2 實驗段設(shè)計31-34
• 2.3 實驗臺的調(diào)試與安裝34-37
• 2.3.1 實驗回路的安裝與調(diào)試34-35
• 2.3.2 測量儀表的安裝35
• 2.3.3 測量儀表的標定35-37
• 2.4 實驗操作步驟及注意事項37-38
• 2.4.1 實驗操作步驟37-38
• 2.4.2 實驗注意事項38
• 2.5 本章小結(jié)38-39
• 第3章 球床多孔介質(zhì)阻力壓降實驗研究39-66
• 3.1 阻力壓降變化特性39-40
• 3.2 對已有經(jīng)驗公式的對比分析40-47
• 3.2.1 阻力壓降與兩種計算模型的對比分析40-43
• 3.2.2 阻力壓降與Ergun型經(jīng)驗公式的對比分析43-47
• 3.3 阻力壓降公式的分區(qū)擬合47-58
• 3.3.1 流態(tài)區(qū)間的劃分47-54
• 3.3.2 分區(qū)擬合54-58
• 3.4 流動機理分析58-61
• 3.5 Ergun計算模型的改進61-64
• 3.6 本章小結(jié)64-66
• 第4章 流動特性的示蹤分析和壓力波動分析66-76
• 4.1 可視化實驗方法66-67
• 4.2 實驗現(xiàn)象及分析67-72
• 4.2.1 滯留現(xiàn)象67-68
• 4.2.2 粘滯力起主導(dǎo)作用的層流現(xiàn)象68-69
• 4.2.3 慣性力起主導(dǎo)作用的層流現(xiàn)象69-70
• 4.2.4 彌散現(xiàn)象70-72
• 4.3 壓力波動分析72-74
• 4.4 本章小結(jié)74-76
• 第5章 Fluent軟件數(shù)值模擬計算76-87
• 5.1 Fluent軟件中簡化多孔介質(zhì)物理模型的介紹76-80
• 5.1.1 多孔介質(zhì)模型的限制76-77
• 5.1.2 多孔介質(zhì)的簡化數(shù)學(xué)模型77-79
• 5.1.3 Fluent計算步驟79-80
• 5.2 結(jié)果與分析80-86
• 5.2.1 阻力壓降計算值與實驗值的對比分析80
• 5.2.2 壓力分布圖和速度分布圖80-86
• 5.3 本章小結(jié)86-87
• 結(jié)論87-90
• 參考文獻90-95
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及取得的科研成果95-96
• 致謝96

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 于立章;孫立成;孫中寧;;多孔介質(zhì)通道中單相流動壓降預(yù)測模型[J];核動力工程;2010年05期

2 余健;王宏濤;廖永浩;龔光彩;;氣-液兩相在多孔介質(zhì)內(nèi)同向向上流動的CFD研究[J];湖南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年08期

3 于立章;孫立成;孫中寧;;骨架發(fā)熱多孔介質(zhì)通道內(nèi)單相流阻力與換熱特性數(shù)值模擬[J];熱能動力工程;2010年06期

4 馬俊;孫中寧;;多孔介質(zhì)單相流阻力特性[J];應(yīng)用科技;2012年02期

5 于立章;孫立成;孫中寧;;多孔介質(zhì)通道中單相流阻力特性數(shù)值模擬[J];原子能科學(xué)技術(shù);2010年12期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

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2 王宏濤;曝氣生物濾池多尺度分析與CFD模擬研究[D];湖南大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：球床多孔介質(zhì)通道單相流體流動特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：376044