隨著科技的快速發(fā)展與人們環(huán)保理念的不斷提高,鐵路、公路、水路及航空等傳統(tǒng)的交通運輸方式已不能滿足現(xiàn)代社會快速發(fā)展的需求。交通堵塞、能源危機及環(huán)境污染等問題已嚴重制約著社會經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展,為此,尋求一種低碳、環(huán)保及高效的交通運輸方式已成為必然趨勢。管道列車水力輸送便是一種集節(jié)能與環(huán)保于一體的新型交通運輸方式,不僅能較好地緩解能源短缺引起的油價上漲,還能夠有效地解決大氣污染與交通擁堵等問題。本文結(jié)合國家自然科學基金項目“管道列車水力輸送能耗研究（51179116）”,采用理論分析、數(shù)值模擬和試驗研究相結(jié)合的方法,對管道列車水力輸送的管道內(nèi)部流體域與管道列車固體域之間的雙向流固耦合作用進行了研究,著重對管道列車在平直管段內(nèi)部運移時管道內(nèi)水流的流速分布、壓強分布、渦量幅值、速度特性、壓降特性、機械效率及力學特性進行了全面地分析。同時,基于最低設計成本原則,建立了管道列車在平直管段運移時的優(yōu)化模型。本文的研究結(jié)論如下:（1）單管道車與雙管道車在平直管段運移時管道內(nèi)水流水力特性的模擬值與試驗值基本一致。隨著直徑比的增加,單管道車與雙管道車的平均運移速度將逐漸增大。單管道車與雙管道車的瞬... 

【文章來源】：太原理工大學山西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：268 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
符號說明
第一章 緒論
    1.1 研究背景及研究意義
    1.2 管道水力輸送研究進展
        1.2.1 管道水力輸送工程應用
        1.2.2 型料管道水力輸送
        1.2.3 囊體管道水力輸送
        1.2.4 管道列車水力輸送
    1.3 流固耦合研究進展
    1.4 圓柱繞流研究進展
        1.4.1 單圓柱體繞流
        1.4.2 多圓柱體繞流
    1.5 研究內(nèi)容和技術(shù)路線
        1.5.1 研究內(nèi)容
        1.5.2 技術(shù)路線
第二章 管道列車水力輸送雙向流固耦合模型構(gòu)建
    2.1 幾何模型
    2.2 網(wǎng)格劃分
    2.3 流體域控制方程
    2.4 固體域運動方程
    2.5 雙向流固耦合求解算法
    2.6 邊界條件
    2.7 初始條件
    2.8 求解算法
    2.9 動網(wǎng)格模型
        2.9.1 動網(wǎng)格理論
        2.9.2 動網(wǎng)格計算方程
        2.9.3 體網(wǎng)格生成方法
        2.9.4 動網(wǎng)格中自定義函數(shù)
    2.10 本章小結(jié)
第三章 管道列車水力輸送模型試驗設計
    3.1 管道車結(jié)構(gòu)
    3.2 試驗系統(tǒng)
        3.2.1 動力與調(diào)節(jié)裝置
        3.2.2 輸送裝置
        3.2.3 投放與接收裝置
    3.3 試驗方案
    3.4 測點布置
        3.4.1 斷面流速測點布置
        3.4.2 沿程壓強測點布置
    3.5 測試流程
    3.6 單管道車運移時的模擬結(jié)果驗證
        3.6.1 斷面流速分布
        3.6.2 沿程測壓管水頭
        3.6.3 瞬時速度
    3.7 雙管道車運移時的模擬結(jié)果驗證
        3.7.1 斷面流速分布
        3.7.2 沿程測壓管水頭
        3.7.3 瞬時速度
        3.7.4 瞬時間距
    3.8 本章小結(jié)
第四章 單管道車運移管道內(nèi)水流的水力特性
    4.1 速度特性
    4.2 不同直徑比下管道內(nèi)水流的水力特性
        4.2.1 流速分布
        4.2.2 壓強分布
        4.2.3 渦量幅值
    4.3 不同時刻下管道內(nèi)水流的水力特性
        4.3.1 流速分布
        4.3.2 壓強分布
        4.3.3 渦量幅值
    4.4 壓降特性
    4.5 機械效率
    4.6 力學特性
        4.6.1 繞流阻力特性
        4.6.2 繞流升力特性
    4.7 本章小結(jié)
第五章 雙管道車運移管道內(nèi)水流的水力特性
    5.1 速度特性
    5.2 不同間距下管道內(nèi)水流的水力特性
        5.2.1 流速分布
        5.2.2 壓強分布
        5.2.3 渦量幅值
    5.3 不同直徑比下管道內(nèi)水流的水力特性
        5.3.1 流速分布
        5.3.2 壓強分布
        5.3.3 渦量幅值
    5.4 不同時刻下管道內(nèi)水流的水力特性
        5.4.1 流速分布
        5.4.2 壓強分布
        5.4.3 渦量幅值
    5.5 壓降特性
    5.6 機械效率
    5.7 力學特性
        5.7.1 繞流阻力特性
        5.7.2 繞流升力特性
    5.8 本章小結(jié)
第六章 三管道車運移管道內(nèi)水流的水力特性
    6.1 速度特性
    6.2 不同間距下管道內(nèi)水流的水力特性
        6.2.1 流速分布
        6.2.2 壓強分布
        6.2.3 渦量幅值
    6.3 不同直徑比下管道內(nèi)水流的水力特性
        6.3.1 流速分布
        6.3.2 壓強分布
        6.3.3 渦量幅值
    6.4 不同時刻下管道內(nèi)水流的水力特性
        6.4.1 流速分布
        6.4.2 壓強分布
        6.4.3 渦量幅值
    6.5 壓降特性
    6.6 機械效率
    6.7 力學特性
        6.7.1 繞流阻力特性
        6.7.2 繞流升力特性
    6.8 本章小結(jié)
第七章 管道列車水力輸送的優(yōu)化模型
    7.1 優(yōu)化原理
    7.2 輸送管道制造成本
    7.3 管道列車制造成本
    7.4 管道系統(tǒng)電力成本
    7.5 混合管道內(nèi)水流流量
    7.6 模型計算步驟
    7.7 案例分析
        7.7.1 單管道車優(yōu)化模型
        7.7.2 雙管道車優(yōu)化模型
        7.7.3 三管道車優(yōu)化模型
    7.8 本章小結(jié)
第八章 結(jié)論與建議
    8.1 結(jié)論
    8.2 建議
參考文獻
附錄
致謝
攻讀博士期間的主要研究工作
博士學位論文獨創(chuàng)性說明


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[6]基于雙向流固耦合的低比轉(zhuǎn)速離心泵非定常流動及振動特性分析[D]. 郭文俊.浙江理工大學 2017
[7]水平軸雙向葉片結(jié)構(gòu)設計及流固耦合分析[D]. 孫健.哈爾濱工程大學 2017
[8]方型布置四圓柱繞流的試驗及數(shù)值研究[D]. 殷長山.浙江大學 2017
[9]基于雙向流固耦合的混流式水輪機轉(zhuǎn)輪特性分析[D]. 趙文魯.河北工程大學 2016
[10]我國區(qū)域交通能源消耗及節(jié)能潛力分析研究[D]. 吳慧敏.北京交通大學 2016



本文編號：3544336