攪拌流是一種存在于垂直管內(nèi)段塞流和環(huán)狀流之間的重要流型,因?yàn)槠鋸?fù)雜的流動(dòng)形態(tài),所以也被稱為“乳膜狀流”。攪拌流由于氣液相在截面處占比的瞬時(shí)變化,因此該流型具有振蕩和脈動(dòng)特性,這種不穩(wěn)定性會(huì)引起管道輸送過程中動(dòng)力、傳熱過程中的部件達(dá)到極限狀態(tài)而引起損害,由于攪拌流廣泛的存在于氣液兩相流中,在所有流型中對(duì)該流型的研究較少,所以對(duì)攪拌流的探究具有重要的研究?jī)r(jià)值和實(shí)際意義。本文采用三維幾何模型,采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分,選擇了歐拉-VOF多相流模型,RNG k-e湍流模型和無滑移邊界條件。利用Fluent對(duì)垂直管內(nèi)氣液兩相攪拌流進(jìn)行了數(shù)值模擬。模擬研究了空氣和液體水在垂直管內(nèi)攪拌流流態(tài)下橫截面和軸向截面的含氣率,持液率及壓降隨時(shí)間的變化情況和在軸向方向的氣液速變化情況。模擬觀察到橫截面的各個(gè)流動(dòng)參數(shù)隨時(shí)間的變化呈不規(guī)律的波動(dòng)變化,原因是因?yàn)椴煌瑫r(shí)間下氣相裹挾著不同量的液相向上運(yùn)動(dòng),數(shù)值曲線表明了橫截面平均含氣率隨表觀氣速的增大而快速增大,隨表觀液速的增大而緩慢降低。分析了沿管長(zhǎng)方向垂直管截面的含氣率,持液率和氣液速的變化情況。通過相云圖分析得出了攪拌流的產(chǎn)生和發(fā)展過程,通過對(duì)比不同工況下的云圖相印證了...

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究意義和工程背景
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容
    1.4 技術(shù)路線
第二章 垂直管內(nèi)氣液攪拌流界面波機(jī)理分析
    2.1 垂直管內(nèi)氣液攪拌流界面波數(shù)學(xué)模型
        2.1.1 假設(shè)條件
        2.1.2 波形的選擇
        2.1.3 界面波的機(jī)理分析
            2.1.3.1 界面波的質(zhì)量守恒和動(dòng)量守恒
            2.1.3.2 液膜厚度的分析
            2.1.3.3 攪拌流單元體上的受力分析
    2.2 常見的氣液攪拌流形成機(jī)理
    2.3 垂直管內(nèi)氣液環(huán)狀流向攪拌流流型轉(zhuǎn)變分析
    2.4 本章小結(jié)
第三章 垂直管內(nèi)氣液攪拌流的數(shù)值模擬方法
    3.1 物理模型
    3.2 模型的建立和設(shè)置
        3.2.1 幾何模型和網(wǎng)格劃分
        3.2.2 計(jì)算模型的選取
        3.2.3 控制方程
        3.2.4 邊界條件的設(shè)定
        3.2.5 數(shù)值求解的方法
    3.3 網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證
    3.4 本章小結(jié)
第四章 垂直管內(nèi)氣液兩相攪拌流數(shù)值模擬設(shè)置
    4.1 Fluent求解器設(shè)置
        4.1.1 基礎(chǔ)條件設(shè)置
        4.1.2 求解器控制體設(shè)置
    4.2 攪拌流數(shù)值模擬模型的驗(yàn)證
    4.3 攪拌流模擬工況的選擇
    4.4 本章小結(jié)
第五章 垂直管內(nèi)氣液攪拌流數(shù)值模擬結(jié)果分析
    5.1 垂直管內(nèi)不同橫截面處的攪拌流截面含氣率分析
        5.1.1 不同表觀氣速下的截面含氣率的對(duì)比分析
        5.1.2 不同表觀液速下的截面含氣率的對(duì)比分析
        5.1.3 橫截面平均含氣率的對(duì)比分析
        5.1.4 橫截面平均持液率的對(duì)比分析
    5.2 垂直管內(nèi)沿管長(zhǎng)方向截面的攪拌流截面含氣率和持液率分析
        5.2.1 不同表觀氣速下的截面含氣率和持液率的對(duì)比分析
        5.2.2 沿管長(zhǎng)截面平均含氣率的對(duì)比分析
    5.3 垂直管內(nèi)氣液相攪拌流分布分析
        5.3.1 沿管長(zhǎng)方向垂直管氣液攪拌流的分布分析
        5.3.2 不同橫截面處的氣液攪拌流相分布分析
        5.3.3 不同工況下垂直管截面的氣液攪拌流相分布分析
    5.4 垂直管氣液攪拌流流場(chǎng)分析
        5.4.1 沿管長(zhǎng)方向垂直管截面氣液攪拌流的氣速分析
        5.4.2 沿管長(zhǎng)方向垂直管截面氣液攪拌流的液速分析
        5.4.3 沿管長(zhǎng)方向的垂直管截面的氣液速差分析
        5.4.4 垂直管內(nèi)氣液攪拌流的氣相速度分布分析
    5.5 垂直管內(nèi)氣液攪拌流的壓降分析
        5.5.1 不同表觀氣速下不同橫截面處的截面平均壓降的對(duì)比分析
        5.5.2 垂直管攪拌流的壓力云圖分析
    5.6 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(xiàn)
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(hào)：4018345