本文關(guān)鍵詞：液環(huán)泵內(nèi)部氣液兩相流動及其性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：液環(huán)泵具有等溫壓縮、結(jié)構(gòu)緊湊、使用維修方便等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于石油、冶金、醫(yī)藥、煤礦、電力及食品等許多行業(yè)領(lǐng)域。近年來,隨著液環(huán)泵應(yīng)用領(lǐng)域的拓展,其內(nèi)部復(fù)雜的氣液兩相流動逐漸得到了國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。本論文的工作主要進行液環(huán)泵內(nèi)部復(fù)雜氣液兩相流動數(shù)值模擬研究及外特性的實驗研究,主要工作如下： 1.由于SZB型液環(huán)泵獨特的結(jié)構(gòu)特點,本論文選擇SZB型液環(huán)泵為研究樣機。在對液環(huán)泵內(nèi)工作液體的運動情況和對吸氣區(qū)、壓縮區(qū)及排氣區(qū)液環(huán)內(nèi)表面形狀進行理論分析的基礎(chǔ)上,運用Matlab軟件對液環(huán)泵的液環(huán)內(nèi)界線進行計算。并將該計算結(jié)果與模擬結(jié)果及實驗結(jié)果進行對比。 2.液環(huán)泵內(nèi)部氣液兩相流動中存在不穩(wěn)定的氣液自由分界面及復(fù)雜的二次流結(jié)構(gòu)。本論文介紹了目前較為流行的對具有自由分界面氣液兩相流的數(shù)值計算方法及界面重構(gòu)方法。通過對目前較為流行的幾種方法的對比,本論文選擇VOF方法對液環(huán)泵內(nèi)部流動進行數(shù)值計算。本文對VOF方法的數(shù)學(xué)原理及VOF方法中的幾種界面重構(gòu)方法進行了介紹和分析。 3.本文采用有限體積法離散控制方程,運用VOF氣液兩相流動模型對液環(huán)泵內(nèi)部三維非穩(wěn)態(tài)氣液兩相流動進行數(shù)值計算。對液環(huán)泵內(nèi)的氣液自由分界面進行追蹤,分析泵內(nèi)氣液自由分界面的變化規(guī)律對液環(huán)泵進口真空度的影響。通過數(shù)值計算分析液環(huán)泵內(nèi)的流線分布、速度分布、壓力分布及相態(tài)分布,對泵內(nèi)復(fù)雜的二次流進行分析。對液環(huán)泵進行實驗研究。將數(shù)值計算結(jié)果與實驗結(jié)果進行對比分析表明,運用VOF氣液兩相流動模型能夠比較準確的描述液環(huán)泵內(nèi)氣液兩相流動規(guī)律,追蹤氣液自由分界面,預(yù)估液環(huán)泵的水力性能。本研究為掌握液環(huán)泵的內(nèi)部流動機理以及對液環(huán)泵性能優(yōu)化研究提供理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：液環(huán)泵 氣液兩相流 VOF方法 非穩(wěn)態(tài) 實驗研究
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH38
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 第一章 緒論9-12
• 1.1 選題的目的及意義9
• 1.2 氣液兩相流的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 液環(huán)泵的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.4 課題來源及主要研究內(nèi)容11-12
• 第二章 液環(huán)泵的概述12-21
• 2.1 液環(huán)泵的工作原理12
• 2.2 液環(huán)泵的結(jié)構(gòu)分類12-14
• 2.3 液環(huán)泵的應(yīng)用14-15
• 2.4 液環(huán)泵性能的影響因素15-20
• 2.4.1 工作水溫15-16
• 2.4.2 汽蝕16-17
• 2.4.2.1 汽蝕產(chǎn)生原理16
• 2.4.2.2 液環(huán)泵汽蝕預(yù)防措施16-17
• 2.4.3 間隙17-19
• 2.4.3.1 軸向間隙17-18
• 2.4.3.2 徑向間隙18-19
• 2.4.4 吸氣介質(zhì)19
• 2.4.5 補水19-20
• 2.4.6 吸氣孔和排氣孔20
• 2.4.6.1 吸氣孔對液環(huán)泵性能的影響20
• 2.4.6.2 排氣孔對液環(huán)泵性能的影響20
• 2.5 本章小結(jié)20-21
• 第三章 基于Matlab的液環(huán)泵液環(huán)內(nèi)界線的確定21-32
• 3.1 液環(huán)泵內(nèi)工作液體運動的理論分析21-27
• 3.1.1 吸氣區(qū)液環(huán)內(nèi)表面形狀21-23
• 3.1.2 壓縮區(qū)液環(huán)內(nèi)表面形狀23-26
• 3.1.3 排氣區(qū)液環(huán)內(nèi)表面形狀26-27
• 3.2 液環(huán)泵研究樣機27-28
• 3.3 Matlab對液環(huán)泵液環(huán)內(nèi)界線的計算結(jié)果分析28-31
• 3.4 本章小結(jié)31-32
• 第四章 液環(huán)泵內(nèi)氣液兩相流動數(shù)值計算的理論基礎(chǔ)32-45
• 4.1 CFD的介紹及其求解過程32
• 4.2 氣液兩相流體動力學(xué)控制方程32-34
• 4.3 基于有限體積法的控制方程離散34-38
• 4.3.1 離散化概述34
• 4.3.2 有限體積法的基本思想34-35
• 4.3.3 有限體積法的離散格式及其基本原則35-36
• 4.3.4 有限體積法離散控制方程36-38
• 4.4 氣液兩相流的相界面計算方法38-40
• 4.5 VOF模型及其在氣液兩相流數(shù)值模擬中的應(yīng)用40-44
• 4.5.1 VOF方法及數(shù)學(xué)原理40-41
• 4.5.2 VOF方法的數(shù)值差分格式41
• 4.5.3 VOF方法中氣-液兩相流流場中的物性表示方法41-42
• 4.5.4 氣-液相界面重構(gòu)方法42-44
• 4.6 本章小結(jié)44-45
• 第五章 液環(huán)泵數(shù)值計算結(jié)果與實驗結(jié)果分析45-57
• 5.1 幾何模型的建立45
• 5.2 計算網(wǎng)格的劃分45-46
• 5.3 數(shù)值計算方案、邊界條件、物性及操作工況參數(shù)46-50
• 5.3.1 PISO算法47
• 5.3.2 RNGk-ε模型47
• 5.3.3 動靜干涉的處理方法47-48
• 5.3.4 表面張力48-49
• 5.3.5 液環(huán)泵的工況及流體的物性參數(shù)49-50
• 5.4 數(shù)值計算結(jié)果分析50-52
• 5.5 實驗方案的設(shè)計52-54
• 5.6 實驗結(jié)果與計算結(jié)果對比分析54-56
• 5.7 本章小結(jié)56-57
• 結(jié)論與展望57-59
• 1 結(jié)論57-58
• 2 展望58-59
• 參考文獻59-63
• 致謝63-64
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄64-65
• 附錄B 液環(huán)泵液環(huán)內(nèi)界線的Matlab計算程序65-66

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本文編號：454774