本文關(guān)鍵詞：基于梯形轉(zhuǎn)葉螺旋流消能裝置消能過(guò)程的數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在長(zhǎng)距離高水頭有壓輸水過(guò)程中，能量過(guò)剩會(huì)帶來(lái)一系列工程建設(shè)問(wèn)題。因此如何能經(jīng)濟(jì)、有效地消能成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。隨著水利科研工作者對(duì)有壓輸水過(guò)剩水頭消能方式的深入研究，在管道內(nèi)安裝螺旋消能裝置已成為一種被廣泛采納的消能方式，并且被實(shí)際應(yīng)用到工業(yè)，農(nóng)業(yè)以及生活用水方面。但由于液體的螺旋流流動(dòng)屬于非典型的線性瞬態(tài)流動(dòng)，，流動(dòng)過(guò)程中的螺旋流結(jié)構(gòu)特性非常復(fù)雜，在條件具備的情況下還會(huì)產(chǎn)生渦流。螺旋流消能的本質(zhì)就是將機(jī)械能盡可能多的轉(zhuǎn)換為熱能而消散，最終達(dá)到減少過(guò)剩能量的目的。在一般的試驗(yàn)裝置研究過(guò)程中，測(cè)量?jī)x器精度的不足、實(shí)驗(yàn)方法的限制、試驗(yàn)器材的相關(guān)物理參數(shù)的不確定都會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果的差異性，甚至出現(xiàn)相互矛盾的結(jié)果。為了使螺旋流消能的相關(guān)理論更具有普遍性和實(shí)用性。本文將在梯形轉(zhuǎn)葉螺旋流消能裝置的試驗(yàn)研究基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行數(shù)值計(jì)算模擬的，通過(guò)數(shù)值模擬有助于了解消能裝置具體的消能過(guò)程的研究。 梯形轉(zhuǎn)葉螺旋流消能裝置的物理模型是在FLUENT軟件前處理器GAMBIT中三維笛卡爾坐標(biāo)系下建立的。在求解計(jì)算時(shí)應(yīng)選取SIMPLE流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算法、應(yīng)用有限體積法來(lái)實(shí)現(xiàn)控制方程離散化，紊流計(jì)算模型選取k-ε模型，邊界條件選擇有壓進(jìn)口、有壓出口，近壁面采用壁面函數(shù)法來(lái)處理，為了驗(yàn)證對(duì)梯形轉(zhuǎn)葉螺旋流消能裝置的數(shù)值模擬計(jì)算是可行的，所以在模擬模型設(shè)置的測(cè)壓點(diǎn)的位置與實(shí)驗(yàn)研究裝置設(shè)置一樣，即分別設(shè)置7個(gè)測(cè)壓點(diǎn)。通過(guò)FLUENT軟件的模擬計(jì)算后，可得到：所設(shè)測(cè)壓點(diǎn)壓力數(shù)據(jù)；不同分段的流線圖、速度矢量圖以及溫度變化示意圖；不同過(guò)水?dāng)嗝娴膲毫Α⑼牧鲝?qiáng)度和軸向、徑向以及切向速度分布數(shù)據(jù)等等,之后再使用TecPlot、Excel等軟件對(duì)數(shù)值模擬計(jì)算所得各項(xiàng)參數(shù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行更進(jìn)一步的處理。 通過(guò)對(duì)梯形轉(zhuǎn)葉螺旋流消能裝置的數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果的分析與深入研究，其研究結(jié)果表明：（1）梯形轉(zhuǎn)葉螺旋流消能裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是科學(xué)合理的；（2）裝置消能的主力區(qū)在梯形轉(zhuǎn)葉孔板組合后；（3）數(shù)值模擬顯示的的消能機(jī)理與試驗(yàn)研究是吻合的；（4）裝置內(nèi)產(chǎn)生的螺旋流是具有衰減性的三維螺旋型旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的特點(diǎn)，切向速度變化規(guī)律遵循指數(shù)方程；（5）過(guò)剩的能量轉(zhuǎn)換為內(nèi)能，內(nèi)能導(dǎo)致流體的溫度升高，最后以熱能的方式消散，符合理論解釋?zhuān)唬?）過(guò)水?dāng)嗝婷娣e變化時(shí)，流體產(chǎn)生的漩渦可以消耗大量的能量；（7）在相同的流量、扭轉(zhuǎn)角度一定時(shí)，在孔板前管壁所受的壓力會(huì)隨開(kāi)口角度的增大而減�。�(8)在相同的流量、扭轉(zhuǎn)角度一定時(shí)，在孔板前管壁所受的壓力會(huì)隨開(kāi)口角度的增大而減��；（9）管道面積增大后，流體出現(xiàn)二次漩渦。
【關(guān)鍵詞】：螺旋流 消能系數(shù) 矢量圖 數(shù)值模擬 消能機(jī)理
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TV653
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 問(wèn)題的提出及研究的意義10-15
• 1.1.1 問(wèn)題的提出10-14
• 1.1.2 研究的目的和意義14-15
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-19
• 1.2.1 理論研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.2 試驗(yàn)研究現(xiàn)狀17-18
• 1.2.3 螺旋流數(shù)值模擬下的發(fā)展18-19
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容19-20
• 1.4 技術(shù)路線圖20-22
• 第二章 管道螺旋流消能裝置22-34
• 2.1 螺旋流消能的基本理論與形式22-26
• 2.1.1 平板孔口消能裝置22-23
• 2.1.2 圓管孔口消能裝置23
• 2.1.3 圓管螺旋流消能裝置23-25
• 2.1.4 螺旋形導(dǎo)流葉片消能裝置25-26
• 2.1.5 孔板螺旋流消能裝置26
• 2.2 轉(zhuǎn)葉式螺旋流消能裝置試驗(yàn)研究26-34
• 2.2.1 試驗(yàn)原理27-28
• 2.2.2 試驗(yàn)方案28-29
• 2.2.3 消能降壓裝置29-30
• 2.2.4 消能裝置測(cè)點(diǎn)斷面測(cè)量數(shù)據(jù)整理30-34
• 第三章 梯形轉(zhuǎn)葉螺旋流消能裝置的數(shù)值模擬34-46
• 3.1 FLUENT 軟件的介紹34-35
• 3.2 梯形轉(zhuǎn)葉螺旋流消能裝置的數(shù)值模擬計(jì)算35-43
• 3.2.1 數(shù)值模擬的原理35-37
• 3.2.2 幾何模型的建立及網(wǎng)格生成37-39
• 3.2.3 數(shù)值模擬計(jì)算求解過(guò)程39-43
• 3.3 數(shù)據(jù)收集與處理43-44
• 3.4 模型的后處理44
• 3.5 本章小結(jié)44-46
• 第四章 消能裝置機(jī)理探究46-52
• 4.1 局部水頭損失47-48
• 4.1.1 管道面積增大段消能機(jī)理分析47-48
• 4.1.2 管道面積縮小段消能機(jī)理分析48
• 4.2 轉(zhuǎn)葉孔板組合段消能機(jī)理48-50
• 4.3 沿程水頭損失50-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第五章 數(shù)值模擬結(jié)果的分析52-66
• 5.1 數(shù)值模擬數(shù)據(jù)分析52-55
• 5.2 誤差分析55-56
• 5.3 螺旋流與非螺旋流消能對(duì)比分析56-59
• 5.4 速度數(shù)值模擬結(jié)果分析59-62
• 5.5 壓力數(shù)值模擬結(jié)果分析62-65
• 5.6 本章小結(jié)65-66
• 第六章 結(jié)論與建議66-68
• 6.1 模擬的結(jié)果66-67
• 6.2 試驗(yàn)與模擬的對(duì)比67
• 6.3 問(wèn)題與建議67-68
• 參考文獻(xiàn)68-70
• 致謝70-72
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄及參加的主要科研項(xiàng)目72

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

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本文編號(hào)：443401