本文關(guān)鍵詞：螺旋離心泵內(nèi)氣固液三相非定常流動的數(shù)值計算與分析

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【摘要】：螺旋離心泵是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的多相流泵,最初是為了港口輸送魚而開發(fā),目前,在電力、冶金、石化、制藥、食品加工、煤炭、造紙及河道疏浚、節(jié)能與環(huán)保、污水處理等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,其獨(dú)特結(jié)構(gòu)造就的優(yōu)越性在應(yīng)用過程中日益突現(xiàn)。這種泵具有螺旋泵和離心泵兩者優(yōu)點(diǎn),當(dāng)前已經(jīng)成為重要的新型雜質(zhì)泵。但目前對其還沒有完善和成熟的設(shè)計方法,研究還不充分。為了直觀準(zhǔn)確的了解流體機(jī)械內(nèi)部流場、對螺旋離心泵的內(nèi)部流動進(jìn)行更精確的描述,本課題進(jìn)行了氣固液三相非定常流動的數(shù)值模擬,以便為螺旋離心泵的設(shè)計及今后的三相流實驗研究提供參考。 本課題對150×100LN-32型螺旋離心泵建立模型,采用Mixture多相流模型、PISO算法及滑移網(wǎng)格技術(shù)進(jìn)行三相非定常模擬,獲得了不同流量、氣相濃度、固相濃度下外特性曲線和內(nèi)部流場壓力分布和速度矢量分布圖。主要結(jié)論如下： 1.在一個周期內(nèi)泵瞬時效率和瞬時揚(yáng)程的曲線形狀近似于正弦函數(shù)的曲線,并且兩條曲線變化趨勢幾乎相同,葉輪旋轉(zhuǎn)一周所承受的徑向力近似呈橢圓分布。 2.隨著流量的增大,蝸殼出口面的壓力值降低；瞬時揚(yáng)程最大值區(qū)域越來越寬,最大值越來越小；最大半徑處轉(zhuǎn)過隔舌不久,各工況下的扭矩值均達(dá)到一個周期的最大值,且流量越大扭矩值越大；蝸殼中截面壓力和葉輪內(nèi)部流線隨著時刻和流量的不同發(fā)生相應(yīng)變化。 3.在不同氣相濃度下,工作面、背面的速度分布幾乎不變：隨著氣體含量上升,泵瞬時揚(yáng)程和瞬時效率在下降；徑向力和扭矩在減小,而徑向力的方向基本無變化。 4.隨著固體含量上升,泵瞬時揚(yáng)程、瞬時效率和徑向力的變化情況與氣相的變化趨勢類似,但在相同體積分?jǐn)?shù)的增加的情況下,固相使揚(yáng)程和效率下降更快、值更��；葉輪工作面和背面上的最大壓力值都在增大,最小壓力值都在減��；氣相分布呈高濃度區(qū)含量越高低濃度區(qū)含量越低趨勢。
【關(guān)鍵詞】：螺旋離心泵 氣固液三相流 非定常 數(shù)值模擬 體積濃度
【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】：2013
【分類號】：TH311
【目錄】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.1.1 課題來源和名稱11
• 1.1.2 課題意義11-12
• 1.2 多相流研究進(jìn)展12-15
• 1.2.1 多相流特點(diǎn)12-13
• 1.2.2 多相流發(fā)展概況13-14
• 1.2.3 多相流的研究現(xiàn)狀14
• 1.2.4 多相流的研究方法14-15
• 1.3 非定常流動的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 氣固液三相流的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.5 螺旋離心泵的發(fā)展概況與研究現(xiàn)狀18-20
• 1.5.1 螺旋離心泵的特點(diǎn)18-19
• 1.5.2 螺旋離心泵的理論研究19
• 1.5.3 螺旋離心泵的實驗研究19-20
• 1.5.4 螺旋離心泵內(nèi)部流場觀測20
• 1.6 本課題主要研究內(nèi)容概述20-21
• 第2章 CFD軟件原理21-29
• 2.1 CFD模型的數(shù)值求解方法概述21
• 2.2 流場數(shù)值解法21-24
• 2.2.1 SIMPLE算法22
• 2.2.2 SIMPLEC算法22-23
• 2.2.3 PISO算法23-24
• 2.3 活動變形區(qū)域中的流動計算24-26
• 2.3.1 網(wǎng)格技術(shù)24-25
• 2.3.2 壁面函數(shù)和近壁模型25
• 2.3.3 離散格式25-26
• 2.4 多相流模型26-27
• 2.4.1 VOF模型26
• 2.4.2 MIXTURE模型26-27
• 2.4.3 EULER模型27
• 2.4.4 多相流模型選擇的基本原則27
• 2.5 邊界條件27-28
• 2.6 本章小節(jié)28-29
• 第3章 螺旋離心泵內(nèi)氣固液三相非定常流動的數(shù)值計算與分析29-39
• 3.1 螺旋離心泵三維模型的建立與網(wǎng)格的劃分29-30
• 3.1.1 螺旋離心泵的設(shè)計參數(shù)和流體物性29
• 3.1.2 模型的基本假設(shè)29
• 3.1.3 網(wǎng)格劃分29-30
• 3.1.4 建立模型30
• 3.1.5 邊界條件30
• 3.2 額定工況下葉輪旋轉(zhuǎn)一個周期的計算結(jié)果及分析30-33
• 3.2.1 泵揚(yáng)程和效率一個周期內(nèi)變化分析30-31
• 3.2.2 葉輪所受徑向力在一個周期內(nèi)的變化分析31-32
• 3.2.3 一個周期內(nèi)不同時刻蝸殼中截面壓力變化32-33
• 3.3 一個周期內(nèi)不同時刻固相和氣相的分布規(guī)律33-37
• 3.3.1 固相體積分?jǐn)?shù)一個周期內(nèi)不同時刻在葉輪工作面的分布33-34
• 3.3.2 氣相體積分?jǐn)?shù)一個周期內(nèi)不同時刻在葉輪工作面的分布34-35
• 3.3.3 固相體積分?jǐn)?shù)一個周期內(nèi)不同時刻在葉輪背面的分布35-36
• 3.3.4 氣相體積分?jǐn)?shù)一個周期內(nèi)不同時刻在葉輪背面的分布36-37
• 3.4 本章小節(jié)37-39
• 第4章 氣固液三相流在不同流量下的數(shù)值計算與分析39-57
• 4.1 氣固液三相流動在一個周期內(nèi)不同流量下的外特性對比分析39-43
• 4.1.1 一個周期內(nèi)蝸殼出口面壓力在不同流量下的對比分析39-40
• 4.1.2 一個周期內(nèi)葉輪所受扭矩在不同流量下的對比分析40-41
• 4.1.3 一個周期內(nèi)瞬時揚(yáng)程在不同流量下的對比分析41-42
• 4.1.4 一個周期內(nèi)葉輪所受徑向力在不同流量下的對比分析42-43
• 4.2 氣固液三相流在一個周期內(nèi)不同流量下的內(nèi)特性對比分析43-56
• 4.2.1 壓力在不同時刻不同流量下的對比分析43-48
• 4.2.2 氣相濃度在不同時刻不同流量下的對比分析48-51
• 4.2.3 固相濃度在不同時刻不同流量下的對比分析51-55
• 4.2.4 內(nèi)流場軸截面流線在不同時刻不同流量下的對比分析55-56
• 4.3 本章小結(jié)56-57
• 第5章 不同氣相體積濃度下氣固液三相流的數(shù)值計算與分析57-68
• 5.1 不同氣相體積濃度下三相流瞬時揚(yáng)程和瞬時效率的對比分析57-58
• 5.2 不同氣相體積濃度下三相流葉輪所受徑向力的對比分析58-59
• 5.3 不同氣相體積濃度下三相流葉輪所受扭矩的對比分析59-60
• 5.4 不同氣相體積濃度下三相流動在蝸殼壁面不同位置的壓力分析60-62
• 5.5 不同氣相體積濃度下三相流壓力的對比分析62-63
• 5.6 不同氣相體積濃度下三相流速度的對比分析63-65
• 5.7 同一固相濃度下氣相體積濃度的分布65-66
• 5.8 本章小結(jié)66-68
• 第6章 不同固相體積濃度下氣固液三相流動的數(shù)值計算與分析68-76
• 6.1 不同固相體積濃度下三相流瞬時揚(yáng)程和瞬時效率的對比分析68-69
• 6.2 不同固相體積濃度下三相流葉輪所受徑向力的對比分析69-70
• 6.3 不同固相體積濃度下三相流葉輪所受扭矩的對比分析70-71
• 6.4 不同固相體積濃度下三相流壓力的對比分析71-72
• 6.5 不同固相體積濃度下三相流動速度的對比分析72-73
• 6.6 同一氣相濃度下固相濃度分布和不同固相濃度下氣相濃度分布73-75
• 6.7 本章小結(jié)75-76
• 結(jié)論與展望76-78
• 結(jié)論76
• 展望76-78
• 參考文獻(xiàn)78-83
• 致謝83-84
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄84

【參考文獻(xiàn)】

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中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王秋紅;螺旋離心泵內(nèi)固液兩相流場的CFD數(shù)值模擬[D];蘭州理工大學(xué);2005年

2 馬薇;螺旋離心泵內(nèi)固液兩相非定常流動的數(shù)值計算與分析[D];蘭州理工大學(xué);2012年

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本文編號：690779