發(fā)布時間：2017-05-20 03:03

  本文關(guān)鍵詞：固液兩相流凸輪轉(zhuǎn)子泵內(nèi)部流場數(shù)值模擬，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：凸輪轉(zhuǎn)子泵屬于典型的容積式的回轉(zhuǎn)機械�，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于石油化工、日用化工、環(huán)保、造紙、制藥、冶金等多個領(lǐng)域。而在這些應(yīng)用中輸送的介質(zhì)往往是多相流且介質(zhì)中往往含有大量的顆粒,這些顆�？赡軙䦟Ρ脙�(nèi)部的部件造成磨損。通常把不同相的流體混合在一起(兩種或兩種以上)的流動稱為多相流,其流動性要比單向流復雜得多。所以,為了更深一步地了解凸輪轉(zhuǎn)子泵內(nèi)部流場規(guī)律,就必須對輸送多相流介質(zhì)的內(nèi)部流場進行研究。 本文采用數(shù)值模擬來分析凸輪轉(zhuǎn)子泵內(nèi)部固液兩相流動的規(guī)律,建立了凸輪轉(zhuǎn)子泵的流道計算模型,使用FLUENT軟件分別對凸輪轉(zhuǎn)子泵在輸送清水介質(zhì)和兩相流介質(zhì)下的內(nèi)部流場進行數(shù)值模擬。對比分析了在旋轉(zhuǎn)一個周期內(nèi)輸送清水介質(zhì)和兩相流介質(zhì)泵內(nèi)部壓力場和速度場的分布情況以及不同顆粒濃度和顆粒直徑大小對固液凸輪轉(zhuǎn)子泵內(nèi)部流場的影響,為日后實驗提供了理論依據(jù)。 本文的工作主要如下： 1.詳細論述了國內(nèi)外學者關(guān)于凸輪轉(zhuǎn)子泵的發(fā)展狀況以及固液兩相流方面的相關(guān)研究概況。 2.把簡化的三維計算模型導入ICEM軟件進行網(wǎng)格劃分,并進行網(wǎng)格光順,使得網(wǎng)格滿足后續(xù)計算要求。之后把網(wǎng)格文件導入FLUENT軟件,采用RNG k-ε湍流模型、PISO算法和耦合隱式求解器,壓力項采用PRESTO!格式離散,其余采用二階精度的格式離散的方法。 3.運用AUTOCAD軟件精確地繪制了凸輪轉(zhuǎn)子泵轉(zhuǎn)子的二維模型,導入PROE軟件進行轉(zhuǎn)子的三維造型,最后繪制出出入、口和泵外殼。導入ICEM專業(yè)劃分網(wǎng)格軟件進行網(wǎng)格劃分。最后將劃分完畢的mesh文件導入到FLUENT里進行清水和含顆粒水模擬分析,并進行對比分析。 4.通過數(shù)值模擬得出了在輸送兩相流介質(zhì)時,一個周期內(nèi)隨著顆粒直徑和濃度的變化,泵內(nèi)壁及轉(zhuǎn)子表面的磨損類型會發(fā)生改變。隨著顆粒直徑和顆粒濃度增加,磨損類型由滑動磨損慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)闆_擊磨損,加劇了內(nèi)壁及轉(zhuǎn)子表面的磨損。尤其是在大直徑、高濃度顆粒下,轉(zhuǎn)子齒頂和嚙合處附近會有局部磨損的現(xiàn)象,為進一步深入研究固液凸輪轉(zhuǎn)子泵磨損機理以及優(yōu)化提供了參考。
【關(guān)鍵詞】：凸輪轉(zhuǎn)子泵 兩葉轉(zhuǎn)子 清水介質(zhì) 固液兩相流介質(zhì) 動網(wǎng)格 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH326
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 插圖索引11-13
• 附表索引13-14
• 第1章 緒論14-21
• 1.1 課題研究的來源、背景14
• 1.1.1 課題研究來源14
• 1.1.2 課題研究的背景14
• 1.2 凸輪轉(zhuǎn)子泵的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 固液兩相流研究概況15-19
• 1.3.1 單顆粒動力學模型17
• 1.3.2 顆粒軌跡模型17
• 1.3.3 擴散模型17-18
• 1.3.4 懸浮液模型18
• 1.3.5 單流體模型18
• 1.3.6 雙流體模型18-19
• 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-20
• 1.4.1 國外固液兩相流的相關(guān)研究19-20
• 1.4.2 國內(nèi)固液兩相流的相關(guān)研究20
• 1.5 本論文的研究內(nèi)容20
• 1.6 本章小結(jié)20-21
• 第2章 凸輪轉(zhuǎn)子泵幾何模型的建立21-30
• 2.1 凸輪轉(zhuǎn)子泵簡介21-23
• 2.1.1 凸輪轉(zhuǎn)子泵的結(jié)構(gòu)特點21-23
• 2.1.2 凸輪轉(zhuǎn)子泵的工作原理23
• 2.2 數(shù)學模型的建立23-27
• 2.2.1 轉(zhuǎn)子型線的設(shè)計23-26
• 2.2.2 泵外殼的設(shè)計26-27
• 2.3 轉(zhuǎn)子干涉檢測27-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 凸輪轉(zhuǎn)子泵內(nèi)部流場計算建模與網(wǎng)格生成30-38
• 3.1 內(nèi)部流場計算模型的網(wǎng)格劃分30-34
• 3.1.1 網(wǎng)格劃分技術(shù)簡述30-33
• 3.1.3 ICEM-CFD網(wǎng)格建立過程33-34
• 3.2 模型的導入34-37
• 3.2.1 出入、口區(qū)域的網(wǎng)格劃分34-35
• 3.2.2 簡化旋轉(zhuǎn)流場部分并進行網(wǎng)格劃分35-37
• 3.3 本章小結(jié)37-38
• 第4章 凸輪轉(zhuǎn)子泵內(nèi)部流場的數(shù)值模擬38-57
• 4.1 CFD計算軟件FLUENT簡介38-39
• 4.2 體類型設(shè)定39
• 4.3 統(tǒng)一單位39
• 4.4 網(wǎng)格檢查39
• 4.5 平滑和交換網(wǎng)格39-40
• 4.6 邊界類型設(shè)定40-41
• 4.6.1 進出口邊界40
• 4.6.2 壁面邊界40-41
• 4.7 求解器與計算模型的確定41-43
• 4.7.1 求解器的選擇41-42
• 4.7.2 確定計算模型42-43
• 4.8 基于FLUENT軟件的內(nèi)部流場分析43-46
• 4.8.1 CFD基本控制方程44-46
• 4.9 多相流模型的選取和比較46-47
• 4.9.1 VOF模型46-47
• 4.9.3 Eulerian模型47
• 4.10 本文應(yīng)用的多相流模型47-49
• 4.10.1 動靜部件耦合模型48-49
• 4.10.2 數(shù)值計算的各項參數(shù)49
• 4.11 定義材料49-50
• 4.12 定義相50-51
• 4.13 輪廓UDF文件的選擇51-52
• 4.14 動網(wǎng)格介紹及其設(shè)置52-54
• 4.15 定義離散方法54-55
• 4.16 計算的初始化和迭代55
• 4.17 收斂標準55
• 4.18 計算結(jié)果后處理55
• 4.19 本章小結(jié)55-57
• 第5章 數(shù)值模擬結(jié)果及分析57-74
• 5.1 輸送清水時泵的內(nèi)特性57-59
• 5.1.1 速度場57-59
• 5.1.2 壓力場59
• 5.2 輸送固液兩相介質(zhì)對泵性能研究59-73
• 5.2.1 顆粒濃度對泵性能影響60-66
• 5.2.2 不同顆粒直徑下結(jié)果分析66-73
• 5.3 本章小結(jié)73-74
• 結(jié)論與展望74-75
• 參考文獻75-78
• 致謝78-79
• 附錄A 攻讀學位期間所發(fā)表的學術(shù)論文目錄79

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：固液兩相流凸輪轉(zhuǎn)子泵內(nèi)部流場數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：380494