本文選題：攪拌槽 + 規(guī)則床層　； 參考：《北京化工大學》2017年碩士論文

【摘要】：顆粒的初始運動廣泛存在于自然界,例如河床沉積物的轉移、顆粒床侵蝕、沙丘的形成,是研究河流泥沙輸運及攪拌槽內固體顆粒懸浮初始階段等涉及顆粒輸運模型課題的理論基礎。近些年來,有較多的學者研究了層流剪切流條件下的初始運動。本文將在前人的基礎上繼續(xù)探討層流條件下顆粒的初始運動特性。本論文研究了方形攪拌槽內單顆粒在規(guī)則基板上的初始運動特性,攪拌槳為RT槳,基板由等大顆粒以三角形緊密排列的方式組成。實驗后期通過Matlab程序獲得了顆粒的運動軌跡和運動速度等相關信息。另外,本論文結合LBM方法對實驗操作條件進行了直接數(shù)值模擬,獲得了顆粒的運動軌跡、受力情況以及周圍流場的詳細信息。結果表明:(1)顆粒在基板上的運動以滾動狀態(tài)為主,約占76%左右,并且顆粒沿著基板縫隙運動,很少跨過基板顆粒頂部;(2)臨界初始運動轉速隨著顆粒密度的增大而增大,當顆粒密度比為2.26～3.36時,運動軌跡一致。當密度比為7.98～11.49時,運動軌跡與前者不同,為另一種形式;(3)顆粒直徑會改變掩埋度,當顆粒與基板顆粒的直徑比dp/ds0.5時,掩埋度明顯增大,顆粒起動困難,所需的臨界初始運動轉速高;(4)當顆粒的初始位置.v/T的值相同時,盡管流型不同,但是不同x/T對應的臨界Shields數(shù)的分布仍然關于y軸對稱;(5)基于LBM模擬,臨界懸浮轉速的模擬值與實驗誤差約為3%,顆粒運動軌跡的模擬值和實驗數(shù)據(jù)吻合很好;(6)當Re30時,顆粒在基板上運動主要受流體水平力的作用,流體水平力的貢獻約占75%,其次是流體的矩的作用,約占25%,而升力可以忽略。
[Abstract]:The initial movement of particles is widespread in nature, such as river bed sediment transfer, particle bed erosion, sand dune formation, It is the theoretical basis for the research of sediment transport in rivers and the initial stage of solid particle suspension in stirred tank. In recent years, many scholars have studied the initial motion of laminar shear flow. This paper will continue to study the initial motion characteristics of particles in laminar flow on the basis of previous studies. In this paper, the initial motion characteristics of a single particle on a regular substrate in a square stirred tank are studied. The propeller is RT paddle, and the substrate is composed of the same size particles arranged in a triangle. In the later stage of the experiment, the movement track and velocity of particles were obtained by Matlab program. In addition, in this paper, the experimental operating conditions are directly simulated with the LBM method, and the moving trajectory, the force situation and the detailed information of the surrounding flow field are obtained. The results show that the motion of the particles on the substrate is mainly in the rolling state, accounting for about 76%, and the particles move along the slit of the substrate and rarely cross the top of the substrate.) the critical initial rotational speed increases with the increase of the particle density. When the particle density ratio is 2.26 ~ 3.36, the motion trajectory is the same. When the density ratio is 7.98 ~ 11.49, the moving trajectory is different from the former, and the particle diameter will change the burying degree. When the diameter ratio of the particle to the substrate particle is dp/ds0.5, the burying degree is obviously increased, and the particle starting is difficult. When the initial position of particles. V / T is the same, although the flow patterns are different, the distribution of critical Shields numbers corresponding to different x / T is still about y axisymmetric F5) based on LBM simulation. The simulated value of the critical suspension speed is about 3 with the experimental error, and the simulated value of the particle trajectory is in good agreement with the experimental data. (6) when Re30, the particle motion on the substrate is mainly affected by the horizontal force of the fluid. The contribution of horizontal force to fluid is about 75 percent, followed by the effect of fluid moment, about 25 percent, and the lift force can be neglected.
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ027.2

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本文編號：1980804