發(fā)布時(shí)間：2017-08-03 15:11

  本文關(guān)鍵詞：不同直徑的管道車在平直管段內(nèi)運(yùn)移時(shí)的水力特性模擬研究

  更多相關(guān)文章： 管道車 平直管段 6dof 數(shù)值模擬 動(dòng)網(wǎng)格 水力特性

【摘要】：近年來(lái),隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,傳統(tǒng)的交通運(yùn)輸方式引起的城市擁堵、環(huán)境污染及能源匱乏等問(wèn)題己逐步發(fā)展成為了困擾社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的熱點(diǎn)問(wèn)題。隨著環(huán)保理念的不斷深入人心,尋求一種潔凈、低碳、節(jié)能、環(huán)保的新型物料運(yùn)輸方式己成為社會(huì)發(fā)展的主流和必然趨勢(shì),筒裝料管道水力輸送技術(shù)便是符合綠色環(huán)保理念的一種新型的物料運(yùn)輸方式。筒裝料管道水力輸送是基于水力學(xué)原理,以水為載體,將物料密封于柱狀體內(nèi)在管道中進(jìn)行長(zhǎng)距離輸送。該技術(shù)克服了傳統(tǒng)的運(yùn)輸方式存在的弊端,具有無(wú)污染、低能耗的特點(diǎn),對(duì)現(xiàn)有的物料運(yùn)輸體系進(jìn)行了補(bǔ)充和完善。為進(jìn)一步完善筒裝料管道水力輸送技術(shù),本文結(jié)合國(guó)家自然基金項(xiàng)目“管道縫隙螺旋流水力特性研究(51109155)”和“管道列車水力輸送能耗研究(51179116)”,采用理論分析、試驗(yàn)研究以及數(shù)值模擬相結(jié)合的研究思路,對(duì)平直管段內(nèi)不同直徑管道車運(yùn)移時(shí)的水力特性進(jìn)行分析與探討。研究主要內(nèi)容及成果如下：1、采用Gambit前處理軟件建立管道車平直管段運(yùn)移的數(shù)學(xué)模型,應(yīng)用Simple算法求解模型。數(shù)值模擬采用6dof動(dòng)網(wǎng)格模型,結(jié)合相關(guān)模型屬性數(shù)組、圓柱體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及運(yùn)移阻力等參數(shù)編譯管道車平直管段運(yùn)移的動(dòng)網(wǎng)格程序,實(shí)現(xiàn)管道車在管道中的液固兩相耦合運(yùn)動(dòng)。2、管道車上、下游斷面軸向流速呈現(xiàn)管道中心流速較小,管道內(nèi)壁流速較大。從管道內(nèi)壁到管道中心,徑向流速呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢(shì)。周向流速對(duì)稱集中分布于柱狀支腳附近。環(huán)狀縫隙流從管道內(nèi)壁到管道車外壁呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。管道車的車前、車中、車后三個(gè)斷面軸向流速分布一致。模擬與試驗(yàn)結(jié)果一致,最大誤差是6.7%。3、管道車運(yùn)移過(guò)程中,管道沿程測(cè)壓管水頭逐漸降低。環(huán)狀縫隙流引起局部測(cè)壓管水頭突降,從管道車車前到車后斷面,管道測(cè)壓管水頭呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢(shì)。管道車經(jīng)過(guò)測(cè)試斷面時(shí),管道測(cè)壓管水頭發(fā)生局部突變。選取目標(biāo)斷面越靠近下游,同一時(shí)刻管道測(cè)壓管水頭逐漸降低。管道車經(jīng)過(guò)該斷面前的測(cè)壓管水頭低于經(jīng)過(guò)該斷面后的測(cè)壓管水頭。4、管道車下游斷面壓強(qiáng)分布為管道中心區(qū)域壓強(qiáng)較小,管道內(nèi)壁區(qū)域壓強(qiáng)較大。管道車上游斷面壓強(qiáng)分布為管道中心區(qū)域壓強(qiáng)較大,管道內(nèi)壁區(qū)域壓強(qiáng)較小。管道車運(yùn)移工況下,從管道車外壁到管道內(nèi)壁環(huán)狀縫隙流呈現(xiàn)車前斷面壓強(qiáng)逐漸降低,車中斷面壓強(qiáng)基本一致,車后斷面壓強(qiáng)逐漸增大。5、隨著管道車直徑增加,管道車上、下游斷面中心點(diǎn)到管道車邊緣同一測(cè)點(diǎn)的軸向流速將逐漸減小,管道車邊緣到管道內(nèi)壁同一測(cè)點(diǎn)的軸向流速將逐漸增大。管道車上、下游斷面的中心點(diǎn)到管道內(nèi)壁同一測(cè)點(diǎn)的徑向流速和周向流速逐漸減小。管道車下游斷面同一測(cè)點(diǎn)的壓強(qiáng)逐漸減小,管道車上游斷面同一測(cè)點(diǎn)壓強(qiáng)逐漸增大。6、管道車運(yùn)移工況條件下,環(huán)狀縫隙流的沿程壓強(qiáng)呈現(xiàn)先減小后增大的變化趨勢(shì)。環(huán)狀縫隙流的沿程軸向流速呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢(shì)。本文的研究成果對(duì)于進(jìn)一步研究動(dòng)邊界條件下流場(chǎng)水力特性具有重要的參考價(jià)值,同時(shí)對(duì)于探究管道車的運(yùn)移流體動(dòng)力學(xué)機(jī)理具有重要意義。
【關(guān)鍵詞】：管道車 平直管段 6dof 數(shù)值模擬 動(dòng)網(wǎng)格 水力特性
【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
【分類號(hào)】：TV134
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 符號(hào)說(shuō)明11-13
• 第一章 緒言13-23
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 管道流體輸送研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.1 油氣管道輸送14-15
• 1.2.2 散狀料與型料管道輸送15
• 1.2.3 容器式管道水力輸送15-18
• 1.3 流體數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀18-20
• 1.4 本文的研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線20-23
• 1.4.1 研究?jī)?nèi)容20-22
• 1.4.2 技術(shù)路線22-23
• 第二章 管道車平直管段運(yùn)移數(shù)值模擬23-47
• 2.1 FLUENT商用軟件23-26
• 2.1.1 Fluent軟件簡(jiǎn)介23
• 2.1.2 Fluent軟件組成23-24
• 2.1.3 Fluent功能特點(diǎn)24-25
• 2.1.4 Fluent求解步驟25-26
• 2.2 流固耦合應(yīng)用26
• 2.3 控制方程26-28
• 2.4 計(jì)算模型28-31
• 2.4.1 湍流模型28-29
• 2.4.2 動(dòng)網(wǎng)格模型29-31
• 2.5 模型建立31-32
• 2.6 網(wǎng)格劃分32-34
• 2.7 邊界條件34-39
• 2.7.1 進(jìn)口邊界34-37
• 2.7.2 出口邊界37-38
• 2.7.3 固定邊界38
• 2.7.4 動(dòng)邊界38-39
• 2.8 初始條件39-40
• 2.9 模型求解40-42
• 2.10 動(dòng)網(wǎng)格參數(shù)設(shè)計(jì)42-47
• 第三章 管道車運(yùn)移時(shí)平直管段流速特性數(shù)值模擬47-75
• 3.1 下游斷面流速特性47-56
• 3.1.1 下游斷面軸向流速47-49
• 3.1.2 下游斷面徑向流速49-50
• 3.1.3 下游斷面周向流速50-52
• 3.1.4 下游斷面同一測(cè)點(diǎn)流速分布52-56
• 3.2 上游斷面流速特性56-65
• 3.2.1 上游斷面軸向流速56-58
• 3.2.2 上游斷面徑向流速58-60
• 3.2.3 上游斷面周向流速60-61
• 3.2.4 上游斷面同一測(cè)點(diǎn)流速分布61-65
• 3.3 環(huán)狀縫隙流斷面流速特性65-69
• 3.3.1 環(huán)狀縫隙流軸向流速65-67
• 3.3.2 環(huán)狀縫隙流沿程同一測(cè)點(diǎn)軸向流速67-69
• 3.4 運(yùn)移過(guò)程流場(chǎng)分布規(guī)律及其影響范圍69-72
• 3.5 試驗(yàn)驗(yàn)證72-75
• 第四章 管道車運(yùn)移時(shí)平直管段壓強(qiáng)特性數(shù)值模擬75-91
• 4.1 管道車運(yùn)移到不同斷面沿程測(cè)壓管水頭75-77
• 4.2 管道車運(yùn)移到不同位置時(shí)同一斷面測(cè)壓管水頭77-79
• 4.3 下游斷面壓強(qiáng)特性79-82
• 4.3.1 下游斷面壓強(qiáng)79-81
• 4.3.2 下游斷面同一測(cè)點(diǎn)壓強(qiáng)81-82
• 4.4 上游斷面壓強(qiáng)特性82-85
• 4.4.1 上游斷面壓強(qiáng)82-84
• 4.4.2 上游斷面同一測(cè)點(diǎn)壓強(qiáng)84-85
• 4.5 環(huán)狀縫隙流斷面壓強(qiáng)特性85-91
• 4.5.1 環(huán)狀縫隙流壓強(qiáng)85-87
• 4.5.2 環(huán)狀縫隙流沿程同一測(cè)點(diǎn)壓強(qiáng)87-91
• 第五章 結(jié)論與建議91-95
• 5.1 結(jié)論91-92
• 5.2 建議92-95
• 參考文獻(xiàn)95-103
• 致謝103-105
• 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105

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本文編號(hào)：614961