攪拌流是垂直上升管內(nèi)隨氣體速度增大出現(xiàn)在段塞流與環(huán)狀流之間的一種復(fù)雜流型。又被稱為乳沫狀流、準(zhǔn)環(huán)狀流,不同學(xué)者的研究以及不同的名稱也說明了這種流型特征的復(fù)雜性。攪拌流液相不規(guī)則的上下振蕩運動會引起壓力或者其他物理參數(shù)的脈動,其不穩(wěn)定性所引發(fā)的突變可能會使動力系統(tǒng)、生產(chǎn)運行系統(tǒng)中管道或其他部件達到極限狀態(tài)而產(chǎn)生破壞,大量參考資料顯示,對氣液攪拌流的研究具有重要的實際意義和理論價值。本文建立三維幾何模型,基于歐拉與VOF結(jié)合的多相流模型,采用RNG k-ε湍流模型,通過Fluent軟件對垂直上升管內(nèi)氣液兩相攪拌流進行了數(shù)值模擬。模擬觀察到特定監(jiān)測面處面平均含氣率、面平均壓力曲線均以快速上升快速下降的形式出現(xiàn)周期性波動,并且兩者的變化具有對應(yīng)關(guān)系,其根本原因為管內(nèi)液體結(jié)構(gòu)的周期性通過。數(shù)值計算結(jié)果表明面平均含氣率隨表觀氣速的增大而增大、隨表觀液速的增大而減小;面平均壓力隨表觀氣速的增大而減小、隨表觀液速的增大而增大。通過云圖還觀察、分析了監(jiān)測面處攪拌流特征流型出現(xiàn)過程中氣液兩相在結(jié)構(gòu)上的變化、液體結(jié)構(gòu)的循環(huán)過程。此外,觀察到攪拌流PDF概率密度曲線單峰、寬尾的特點。最后,通過速度矢量圖分析流...

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究意義及工程背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及評述
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
    1.4 技術(shù)路線
第二章 垂直上升管內(nèi)氣液兩相流型及攪拌流轉(zhuǎn)化機理
    2.1 垂直上升管內(nèi)兩相流型
        2.1.1 氣液兩相流流型分類
        2.1.2 油水兩相流流型分類
        2.1.3 流型識別方法
    2.2 兩相流主要流動參數(shù)
        2.2.1 兩相流的速度場參數(shù)
        2.2.2 兩相流的相份額參數(shù)
    2.3 常見段塞流-攪拌流轉(zhuǎn)化機理模型簡述
    2.4 流型的影響因素
        2.4.1 管道直徑的影響
        2.4.2 管道角度的影響
        2.4.3 介質(zhì)粘度的影響
    2.5 本章小結(jié)
第三章 垂直上升管內(nèi)氣液兩相攪拌流的數(shù)值模擬方法
    3.1 CFD基本理論與方法
        3.1.1 控制方程
        3.1.2 湍流模型
    3.2 CFD軟件介紹
    3.3 多相流模型
    3.4 計算域與方程的離散
        3.4.1 離散化概述
        3.4.2 通用控制方程的離散
    3.5 模型建立及網(wǎng)格劃分
        3.5.1 幾何模型建立
        3.5.2 網(wǎng)格劃分
        3.5.3 網(wǎng)格獨立性驗證
    3.6 本章小結(jié)
第四章 垂直上升管內(nèi)氣液兩相攪拌流數(shù)值模擬
    4.1 Fluent求解器的設(shè)置
        4.1.1 求解器及運行環(huán)境的選取
        4.1.2 計算模型的選取
        4.1.3 求解器控制參數(shù)的設(shè)置
    4.2 Fluent模型的驗證
    4.3 截面平均含氣率曲線分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 垂直上升管內(nèi)氣液兩相攪拌流數(shù)值模擬分析
    5.1 截面平均含氣率曲線綜合對比與分析
    5.2 攪拌流特征流型出現(xiàn)過程及液體結(jié)構(gòu)的循環(huán)
        5.2.1 三維結(jié)構(gòu)相圖
        5.2.2 監(jiān)測面處氣液兩相的相圖變化
        5.2.3 液體結(jié)構(gòu)的循環(huán)
    5.3 Fluent模擬與實驗數(shù)據(jù)、含氣率計算模型的對比
    5.4 PDF概率密度函數(shù)
    5.5 流場分析
    5.6 監(jiān)測面壓力分析
        5.6.1 監(jiān)測面平均壓力變化曲線
        5.6.2 監(jiān)測面平均壓力變化曲線綜合對比
        5.6.3 監(jiān)測面壓力變化云圖分析
    5.7 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間參加科研情況及獲得的學(xué)術(shù)成果



本文編號：3868998