本文關(guān)鍵詞：熱能發(fā)生器汽蝕性能研究及熱流固耦合分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著我國(guó)石油工業(yè)的發(fā)展,對(duì)液氮泵車(chē)的需求量急劇增加。以往該技術(shù)領(lǐng)域完全被國(guó)外大公司和專(zhuān)業(yè)公司掌控、壟斷,其關(guān)鍵設(shè)備國(guó)內(nèi)主要依靠進(jìn)口,因此研發(fā)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的液氮泵車(chē)產(chǎn)品,對(duì)實(shí)現(xiàn)液氮泵車(chē)產(chǎn)品的高度國(guó)產(chǎn)化具有重要意義。熱能發(fā)生器是熱回收式液氮泵車(chē)上的關(guān)鍵設(shè)備,其性能的好壞直接影響液氮泵車(chē)的使用,所以對(duì)熱能發(fā)生器性能的研究是研制出性能良好的熱回收式液氮泵車(chē)的技術(shù)關(guān)鍵。在油田現(xiàn)場(chǎng),現(xiàn)有熱能發(fā)生器壽命短、定子和轉(zhuǎn)子葉片容易產(chǎn)生失效。為提高熱能發(fā)生器的性能及使用壽命,本文從理論研究、數(shù)值模擬、實(shí)驗(yàn)分析等方面入手,考慮熱能發(fā)生器的制造材料和結(jié)構(gòu)因素,對(duì)熱能發(fā)生器的汽蝕性能和熱流固耦合性能進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。具體的分析過(guò)程和研究方法如下：(1)通過(guò)廣泛調(diào)研國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料,深入分析油田現(xiàn)場(chǎng)熱能發(fā)生器的使用情況,找到熱能發(fā)生器的失效部位。將仿真分析得到汽蝕產(chǎn)生的結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)失效情況進(jìn)行對(duì)比分析,找到引起熱能發(fā)生器失效的主要因素。(2)在工作轉(zhuǎn)速下,對(duì)熱能發(fā)生器不同結(jié)構(gòu)模型(不同葉片傾角、不同葉片數(shù)、不同葉片厚度、不同軸向間隙、不同渦坑深度)進(jìn)行單相流動(dòng)的數(shù)值計(jì)算,得到熱能發(fā)生器內(nèi)部壓力分布,確定非汽蝕情況下熱能發(fā)生器內(nèi)部流動(dòng)情況。(3)根據(jù)氣液兩相流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,對(duì)不同結(jié)構(gòu)下的熱能發(fā)生器進(jìn)行旋轉(zhuǎn)空化流動(dòng)的數(shù)值計(jì)算,得到氣泡體積分?jǐn)?shù)分布情況,揭示熱能發(fā)生器內(nèi)部汽蝕現(xiàn)象。(4)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定四種材料的汽蝕速率,進(jìn)而得到四種材料加工成熱能發(fā)生器所使用的費(fèi)用及失效時(shí)間。從汽蝕程度和經(jīng)濟(jì)情況出發(fā),選擇出一種適宜的制造材料。(5)通過(guò)不同材料的安全裕度分析,結(jié)合實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)一步選擇出一種最佳的加工材料。對(duì)不同結(jié)構(gòu)的熱能發(fā)生器模型進(jìn)行熱流固耦合分析,選擇出滿(mǎn)足強(qiáng)度要求的結(jié)構(gòu)。根據(jù)組合優(yōu)化分析,得到最優(yōu)的熱能發(fā)生器組合結(jié)構(gòu)參數(shù)。
【關(guān)鍵詞】：熱能發(fā)生器 失效分析 汽蝕 熱流固耦合 組合優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TE934.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-17
• 1.1 問(wèn)題提出8-11
• 1.1.1 研究背景8-9
• 1.1.2 熱能發(fā)生器結(jié)構(gòu)及工作原理9-10
• 1.1.3 熱能發(fā)生器現(xiàn)場(chǎng)失效分析及本文研究意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 熱能發(fā)生器的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 汽蝕研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 材料汽蝕特性的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.4 熱流固耦合分析研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文主要工作15-16
• 1.3.1 研究思路15-16
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容16
• 1.3.3 論文創(chuàng)新點(diǎn)16
• 1.4 本章小結(jié)16-17
• 第2章 汽蝕及熱流固耦合研究理論17-25
• 2.1 汽蝕性能研究理論17-23
• 2.1.1 動(dòng)靜區(qū)域計(jì)算方法17-18
• 2.1.2 兩相流控制方程18
• 2.1.3 汽蝕模型18-19
• 2.1.4 湍流模型19-23
• 2.1.5 汽蝕性能預(yù)估23
• 2.1.6 能量性能預(yù)估23
• 2.2 熱流固耦合研究理論23-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 第3章 有限元模型25-32
• 3.1 三維實(shí)體模型及流域模型的創(chuàng)建25-26
• 3.2 網(wǎng)格檢測(cè)26-28
• 3.3 網(wǎng)格劃分及邊界條件的設(shè)置28
• 3.4 湍流模型的選擇28-31
• 3.5 計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)失效情況的比較(可靠性驗(yàn)證)31
• 3.6 本章小結(jié)31-32
• 第4章 非汽蝕狀態(tài)下的單相流動(dòng)數(shù)值計(jì)算32-45
• 4.1 不同葉片傾角對(duì)內(nèi)部流動(dòng)特性的影響32-36
• 4.2 不同葉片數(shù)量對(duì)內(nèi)部流動(dòng)特性的影響36-38
• 4.3 不同葉片厚度對(duì)內(nèi)部流動(dòng)特性的影響38-40
• 4.4 不同軸向間隙對(duì)內(nèi)部流動(dòng)特性的影響40-42
• 4.5 不同渦坑深度對(duì)內(nèi)部流動(dòng)特性的影響42-44
• 4.6 本章小結(jié)44-45
• 第5章 汽蝕狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)空化流動(dòng)的數(shù)值計(jì)算45-61
• 5.1 不同葉片傾角對(duì)內(nèi)部空化流動(dòng)特性的影響45-51
• 5.2 不同葉片數(shù)量對(duì)內(nèi)部空化流動(dòng)特性的影響51-53
• 5.3 不同葉片厚度對(duì)內(nèi)部空化流動(dòng)特性的影響53-55
• 5.4 不同軸向間隙對(duì)內(nèi)部空化流動(dòng)特性的影響55-57
• 5.5 不同渦坑深度對(duì)內(nèi)部空化流動(dòng)特性的影響57-59
• 5.6 本章小結(jié)59-61
• 第6章 不同材料汽蝕性能實(shí)驗(yàn)研究61-72
• 6.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙饬x61-62
• 6.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)設(shè)備62-63
• 6.2.1 實(shí)驗(yàn)原理62
• 6.2.2 實(shí)驗(yàn)條件62
• 6.2.3 實(shí)驗(yàn)中使用設(shè)備及儀器62-63
• 6.3 實(shí)驗(yàn)前的材料情況63-64
• 6.4 實(shí)驗(yàn)步驟64
• 6.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析64-70
• 6.5.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程試件表面對(duì)比64-65
• 6.5.2 實(shí)驗(yàn)前后顯微鏡觀察材料表面形貌對(duì)比65-68
• 6.5.3 四種材料汽蝕速率的測(cè)定68-70
• 6.6 熱能發(fā)生器制造材料的優(yōu)選70-71
• 6.7 本章小結(jié)71-72
• 第7章 熱流固耦合分析及結(jié)構(gòu)的組合優(yōu)選72-95
• 7.1 有限元模型72-74
• 7.1.1 分析思路72-73
• 7.1.2 模型及網(wǎng)格劃分73
• 7.1.3 載荷與邊界條件73-74
• 7.2 不同材質(zhì)的安全裕度分析74-78
• 7.3 不同結(jié)構(gòu)下的熱流固耦合計(jì)算結(jié)果與分析78-89
• 7.3.1 溫度場(chǎng)分析78-82
• 7.3.2 熱應(yīng)力分析82-86
• 7.3.3 變形分析86-89
• 7.4 結(jié)構(gòu)的組合優(yōu)選分析89-94
• 7.4.1 汽蝕性能分析90-93
• 7.4.2 熱流固耦合分析93-94
• 7.5 本章小結(jié)94-95
• 第8章 總結(jié)與展望95-97
• 8.1 結(jié)論95-96
• 8.2 展望與建議96-97
• 致謝97-98
• 參考文獻(xiàn)98-103
• 攻讀碩士學(xué)位期間參與科研項(xiàng)目及發(fā)表論文情況103

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