本文選題：數(shù)值模擬　切入點：復合圓柱體　出處：《太原理工大學》2014年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：數(shù)值模擬軟件的誕生是科研領(lǐng)域的一個突破性的發(fā)展,軟件成了理論和實驗的直接橋梁,理論指導實驗,實驗完善理論,一些復雜的問題可以借助數(shù)值模擬軟件來實現(xiàn)。 筒裝料管道水力輸送作為一種新型的管道水力輸送方式,其核心結(jié)構(gòu)是復合圓柱體。本文結(jié)合國家自然科學基金“管道縫隙螺旋流水力特性研究(51109115)”和“管道列車水力輸送能耗研究(51179116)”,以平直管段中復合圓柱體同心靜止于管道中時的流場為研究對象,采用數(shù)值模擬方法對高雷諾數(shù)下復合圓柱體繞流流場進行研究,并通過試驗對其進行驗證。得到的主要成果如下： 1、單復合圓柱體繞流情況 (1)對復合柱體靜止狀態(tài)的受力情況進行了分析,得出復合柱體在靜止狀態(tài)下主要受到壓差力和剪切力的作用,隨著直徑比的增大,壓差力越大,復合柱體越容易起動。 (2)將模擬管段劃分為上游段、縫隙段和下游段,上游段又分為不受影響區(qū)和受影響區(qū),不受影響區(qū)的斷面流速符合普朗特指數(shù)分布,影響區(qū)的上游1-1斷面和2-2斷面從管道中心到管壁流速都是先增大然后驟降,相比于1-1斷面,2-2斷面的速度變化曲線斜率變大,速度增大地越快,上游3-3斷面流速分布非常不均勻,流速梯度大。 (3)縫隙段斷面的軸向速度沿任一支腳的中心軸線均呈對稱分布,從圓柱體外壁到管壁軸向速度先增大后減小,最大值出現(xiàn)在距離管壁約4mm處。隨著直徑比的增大,環(huán)狀縫隙內(nèi)的軸向速度增大,流速梯度越大,分布越不均勻,變化趨勢越接近線形,最大值出現(xiàn)的位置向圓柱體外壁移動。 (4)縫隙段前斷面的徑向速度基本呈現(xiàn)環(huán)狀分布,從圓柱體外壁到管壁徑向速度先增大后減小,最大值出現(xiàn)在靠近圓柱體外壁的縫隙內(nèi),并且隨著直徑比的增大,最大值出現(xiàn)的位置遠離圓柱體外壁,中斷面的徑向速度分布比較均勻,且為負值,后斷面上除支腳區(qū)域外分布較為均勻,且為正值。 (5)與軸向速度相比,周向速度要小2-3個數(shù)量級,所以環(huán)狀縫隙流的周向運動可以忽略不計 (6)通過對軸向速度和徑向速度的模擬值與實測值進行比較,得出運用FLUENT模擬高雷諾數(shù)下環(huán)狀縫隙內(nèi)水流的運動特性是可行的。 (7)通過計算得出復合柱體前、后斷面的局部阻力系數(shù)與直徑比成指數(shù)關(guān)系,而且存在一個直徑比臨界值kε,當kkS,前斷面局部水頭損失大,當kkε,后斷面局部水頭損失大,kε約等于0.75。 (8)下游段出現(xiàn)尾渦,把下游段分為三部分,下游1-1斷面的流速梯度較大,從管道中心到管壁流速先減小后增大再驟降,下游2-2斷面管道中心區(qū)域與縫隙區(qū)域之間的流速很小,從管道中心到管壁也是先減小后增大再驟降,下游3-3斷面的流速分布較為均勻,分布規(guī)律逐漸趨于管道水流分布。 2、雙復合柱體繞流情況 (1)對雙復合柱體靜止狀態(tài)的受力情況進行分析,得出雙柱體的臨界間距Se在40cm-50cm之間。 (2)同一間距時,存在一個臨界面—圓柱體外壁面,臨界面以內(nèi)區(qū)域,兩柱體之間的水流速度較小,管道水流較大,臨界面以外,兩柱體之間的水流速度變大,而管道水流較小。 (3)間距越大,兩柱體間水流中斷面的速度分布越均勻,越接近環(huán)狀分布,管道中心質(zhì)點的流速隨著間距的增大呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢。
[Abstract]:The birth of numerical simulation software is a breakthrough in the field of scientific research. Software has become a direct bridge between theory and experiment. Theory guides experiments, experiments improve theories, and some complex problems can be realized by numerical simulation software.
The piped hydraulic transportation as a new type of hydraulic pipeline, its core structure is composite cylinder. Research on pipe flow characteristics of spiral slot "combined with the National Natural Science Foundation (51109115)" and "energy pipeline train Hydraulic Research (51179116)," to flow straight pipe in composite cylinders in concentric stationary when the pipes as the research object, using numerical simulation method to study the high Reynolds number of composite cylinder flow field, and through the test to verify the main results are as follows:
1, the flow around a single composite cylinder
(1) the static state of the composite column is analyzed. It is concluded that the composite cylinder is mainly affected by the differential pressure and shear force in the static state. With the increase of the diameter ratio, the greater the pressure difference is, the easier the composite cylinder will start.
(2)灝嗘ā鎷熺孌靛垝鍒嗕負涓婃父孌，

本文編號：1630447