本文針對軸流泵裝置進水池中易發(fā)生有害漩渦的問題,采用V3V體三維激光流速測試系統(tǒng)對軸流泵裝置喇叭管下方附底漩渦從初生到消失演化全過程的流速場進行測量,同時采用VOF法對進水池內(nèi)漩渦流動進行數(shù)值模擬,分析附底漩渦演化過程中附底漩渦的動力學(xué)特性。對進水池內(nèi)有無漩渦時軸流泵裝置不同斷面位置進行壓力脈動實驗測量。探究附底漩渦誘導(dǎo)的壓力脈動特性,建立了附底漩渦誘導(dǎo)壓力脈動數(shù)學(xué)模型。提出采用流體體積分?jǐn)?shù)顯示渦管形態(tài)的方法。根據(jù)附底漩渦動力學(xué)特性變化規(guī)律,提出了新的消渦抑渦措施。采用V3V體三維速度場測試系統(tǒng)對進水池內(nèi)喇叭管下方附底漩渦從發(fā)生到消失完整期內(nèi)的體三維速度場進行動態(tài)測量,采用VOF法對進水池軸流泵裝置進行定常計算和非定常計算,對漩渦整個發(fā)展空間的動力學(xué)特性進行分析并采用實驗結(jié)果進行驗證。采用高速攝像機對附底漩渦演化發(fā)展全過程進行了動態(tài)拍攝,得到附底漩渦不同時刻渦管的真實形態(tài)。通過分析漩渦核心區(qū)流動過程和附底漩渦渦管的動態(tài)變化,揭示了附底漩渦的演化過程分為初生、發(fā)展、保持、潰退、消失五個階段。對附底漩渦核心區(qū)的速度梯度、渦動能、漩渦強度、壓力分布、壓力梯度和渦核內(nèi)壓力等動力學(xué)特性進行分析,... 

【文章來源】：揚州大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：169 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１進水池內(nèi)存在的主要漩渦??進水池內(nèi)喇叭管與后壁之間區(qū)域內(nèi)的自由表面漩渦主要是由于進口來流經(jīng)過喇叭??

非常精細(xì)．重構(gòu)??方法則注意了自由面直線與四邊的交點。??趙大勇［８１］和張健［８２］均采用ＶＯＦ中的這三種界面構(gòu)造技術(shù)進行了數(shù)值模擬分析，計??算表明Ｈｉｒｔ和Ｎｉｃｈｏｌｓ方法比較粗糙，重構(gòu)界面的精細(xì)度差。ＦＬＡＩＲ方法整體要好于前者，??但是計算中會有少許破碎，誤差較大。ＰＬＩＣ方法構(gòu)造界面的精細(xì)度較好，雖然有一些尖??角會被少許抹平，但是總的誤差較小，是比較理想的重構(gòu)方法。??３１??（ａ）實際交界面?（ｂ）Ｈｉｒｔ法構(gòu)造?（ｃ）Ｆｌａｉｒ法構(gòu)造?（ｄ）ＰＬＩＣ法構(gòu)造??圖２－１幾種常用ＶＯＦ法構(gòu)造交界面??在關(guān)于進水池內(nèi)水下漩渦研宄的文獻中，考慮到自由表面邊界條件對于水下漩渦??的影響較小，基于剛蓋假設(shè)理論將進水池水面設(shè)置為對稱面［？８９］，這種處理方法在一??定程度上能夠解決水下漩渦的一些問題，但是與實際情況存在差異，難以保證計算結(jié)??果的可靠性。為保證計算條件與實際情況一致，考慮自由表面氣液的交換，本文選擇??ＶＯＦ法對進水池內(nèi)流場進行數(shù)值模擬。??１５??

?揚州大學(xué)博士學(xué)位論文???２．２幾何模型建模??２．２．１幾何模型??采用ＵＧ?ＮＸ９．０對進水池軸流泵裝置進行三維幾何建模，為保證水流能夠平順的??進入進水池內(nèi)，同時保證出水水流良好的流態(tài)，分別在進水池前和出水管后增設(shè)前池??和出水箱。計算模型為氣液二相流模型，包括前池、進水池、葉輪室、導(dǎo)葉體、出水彎??管、出水池以及進水池和前池上方氣體，如圖２－２所示。葉輪及導(dǎo)葉部件在Ｔｕｒｂｏｇｒｉｄ??中利用斷面數(shù)據(jù)文件自動生成。為探究懸空高壓對漩渦特性的影響，計算方案選擇０．７￡＞、??０．５Ｚ）和０．４Ｄ三個不同喇叭管高度。??ＨＨＵｆｅ）???１??圖２－２軸流泵裝置三維幾何模型??１前池水體２進水池３前池上方氣體４進水池上方氣體５出水管水體６出水箱水體??２．２．２網(wǎng)格劃分??流體力學(xué)中，網(wǎng)格的劃分對于漩渦的模擬至關(guān)重要，基于ＡＮＳＹＳ網(wǎng)格剖分模塊，??采用分塊策略對軸流栗段進行六面體結(jié)構(gòu)網(wǎng)格剖分。在漩渦發(fā)生區(qū)域進行局部加密，??如圖２－３所示，本文總網(wǎng)格數(shù)為１３００萬。??Ｉ?：，?Ｐ??⑷?（ｂ）??１６??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]泵站進水池吸入口渦旋結(jié)構(gòu)及湍流特性的大渦模擬[J]. 張德勝,李普熙,趙睿杰,潘強,施衛(wèi)東.  農(nóng)業(yè)機械學(xué)報. 2019(10)
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博士論文
[1]泵站封閉式進水池頂板附壁渦流動機理及控制研究[D]. 夏臣智.揚州大學(xué) 2018
[2]進水池內(nèi)渦旋流動的LBM-VOF數(shù)值模擬與實驗研究[D]. 郭苗.中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 2018
[3]軸流泵小流量工況水力特性研究[D]. 謝榮盛.揚州大學(xué) 2016
[4]軸流泵失速和空化流動特性及其性能改善研究[D]. 張睿.上海大學(xué) 2014
[5]泵站水流運動特性及水力性能數(shù)值模擬研究[D]. 成立.河海大學(xué) 2006

碩士論文
[1]泵站進水池自由表面漩渦及防護措施研究[D]. 魏航.揚州大學(xué) 2016
[2]立式軸流泵進水偏轉(zhuǎn)的數(shù)值模擬與V3V測試[D]. 許健.揚州大學(xué) 2016
[3]大型泵站前池水流流態(tài)數(shù)值模擬研究[D]. 崔曉艷.蘭州理工大學(xué) 2010
[4]開敞式進水池內(nèi)部流動的3DPIV實驗研究[D]. 李大亮.揚州大學(xué) 2004



本文編號：3613777