本文選題：VOF模型 + 有壓水流沖擊氣團��； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學》2014年碩士論文

【摘要】：隨著我國多個領域發(fā)展的突飛猛進，水慢慢成為了稀有資源，部分城市地區(qū)由于附近沒有水源，導致市內的日常生活、工農業(yè)的用水都得不到很好的滿足。為此，很多城市被迫開始建設大量的長距離輸水管線，將很遠地方的水源調用過來。在這些長輸管線工程中，有的管線因距離遠長達十幾公里，有的管線因要穿越一些深山或地勢變化很大的區(qū)域而變得錯綜復雜或高低不同。通常情況下，這些管段的彎折處、凸起部位、閥門處、堵頭處等，在充水過程中會殘留聚集一些大小不等的氣團，這些氣團不僅會影響管道系統(tǒng)輸水的高效性，當泵的功率突然增大或管道閥門突然關閉的情況下給氣團一個很強的激勵時，氣團處瞬間會產生一個很大的異常水壓，當這個異常水壓超過管材承壓時就會造成爆管事故。因此對于這類異常壓力的產生原因及其原理的研究具有深遠的意義。 本文首先闡述了氣液兩相流的相關理論和計算流體力學CFD軟件。通過查詢有關有壓水流沖擊管道氣團兩相流的文獻和工程實例，找到合適的實驗數據來校核Fluent軟件中的VOF模型。最后設計出具有實際意義的管道模型，，用校核后的VOF模型來模擬氣團被水流沖擊的復雜過程，分析和預測管道內氣團被沖擊時產生的瞬時壓力變化規(guī)律，為實際輸水運行的工程中遇到相應難題提供參考。 通過對不同管道初始壓力、不同管徑、不同氣團初始體積、氣團初始存在形式等多個工況的數值模擬，其模擬結果表明：當管道內氣體含量為總體積的1%左右時，有壓水流沖擊氣團，氣團處產生的瞬時壓力峰值最大。同時借助于VOF模型中path功能在氣團初始體積恒定的情況下，改變氣團初始體積形態(tài)即管道橫截面的含氣率（氣團初始長度），發(fā)現當氣團占管道橫截面50%以上時瞬時壓力峰值基本相同，50%以下時瞬時壓力峰值越來越小。通過觀測和繪制氣團被有壓水流沖擊過程中氣團的體積分數與時間、壓力的關系曲線，將氣體體積多變的過程劃分為4個階段，即：大幅度壓縮階段、小幅度壓縮階段、小幅度膨脹階段、大幅度膨脹階段。并采用回歸分析法和氣體多變方程的轉換，計算出了各階段對應的多方指數n的取值。
[Abstract]:With the rapid development of many fields in our country , water has become scarce resources , some urban areas have not been satisfied because of the lack of water resources nearby . In these long - distance pipeline projects , many cities have been forced to build a large number of long - distance water pipelines , which will not only affect the high efficiency of water transmission in the pipeline system , but also cause a large abnormal water pressure when the power of the pump suddenly increases or the pipeline valves are suddenly closed . Therefore , the research on the causes and the principle of these abnormal pressures has far - reaching significance .

In this paper , the related theory and computational fluid dynamics CFD software of gas - liquid two - phase flow are described first . By querying the literature and engineering examples of the two - phase flow of gas masses with pressure water flow , we find suitable experimental data to check the VOF model . Finally , a pipeline model with practical significance is designed , and the variation law of the instantaneous pressure generated when the gas mass is impacted is analyzed and predicted by using the VOF model after the check , so as to provide a reference for the practical problems encountered in the engineering of the actual water conveyance operation .

The simulation results show that when the gas content in the pipeline is about 1 % of the total volume , the peak value of instantaneous pressure is the maximum when the gas content in the pipeline is about 1 % of the total volume .

【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TV134

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本文編號：1840804