湍旋流是自然界與實(shí)際工程中廣泛存在的一類流動(dòng),自然界中的龍卷風(fēng),工程實(shí)際中的旋風(fēng)分離器、強(qiáng)化傳熱管、水力旋流器等裝置中均有旋流的身影,水利工程中利用旋流排沙、排螺、消能等也取得了不錯(cuò)的效果。研究湍旋流的流動(dòng)特性不僅具有較高的工程價(jià)值,更能夠加深對(duì)流體運(yùn)動(dòng)的理解。由于湍旋流運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性,目前數(shù)值模擬的進(jìn)口條件還多依賴于實(shí)驗(yàn)成果提供,且以簡(jiǎn)化的二維軸對(duì)稱模擬居多;研究?jī)?nèi)容主要圍繞湍旋流的流場(chǎng)特性及阻力特性展開(kāi),能量損失的成果比較少。有鑒于此,本文在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上,采用數(shù)值模擬與理論分析,得到如下成果:(1)對(duì)圓管中湍旋流的三維數(shù)值模擬進(jìn)行了探討:從湍流模式封閉來(lái)看,應(yīng)選用更能適合中高旋流強(qiáng)度湍旋流模擬的雷諾應(yīng)力模式;近壁處理方面,非平衡壁函數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)壁函數(shù)在旋流這類的復(fù)雜流動(dòng)中更有優(yōu)勢(shì);開(kāi)發(fā)數(shù)值旋流生成裝置,以實(shí)現(xiàn)管道進(jìn)口處高品質(zhì)旋流的自動(dòng)生成;網(wǎng)格剖分上,需結(jié)合旋流的流動(dòng)特點(diǎn)及裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),進(jìn)行有針對(duì)性的布置。驗(yàn)證計(jì)算成果與已有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,兩者吻合較好。(2)基于總流理論,提出了圓管中湍旋流的總流能量損失計(jì)算式。與以往需依據(jù)實(shí)驗(yàn)或原型觀測(cè)成果建立的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算式不同,該計(jì)算式能...

【文章頁(yè)數(shù)】：67 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
1 概述
    1.1 研究背景
        1.1.1 研究范圍
        1.1.2 研究意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 理論分析
        1.2.2 實(shí)驗(yàn)研究
        1.2.3 數(shù)值模擬
    1.3 存在問(wèn)題
    1.4 本文的主要工作
2 數(shù)學(xué)模型及數(shù)值模擬技術(shù)
    2.1 數(shù)學(xué)模型
        2.1.1 控制方程
        2.1.2 湍流封閉模式
        2.1.3 近壁處理
        2.1.4 邊界條件
    2.2 數(shù)值計(jì)算方法
        2.2.1 旋流數(shù)值生成技術(shù)
        2.2.2 網(wǎng)格生成
        2.2.3 控制方程離散
        2.2.4 離散方程求解
    2.3 驗(yàn)證計(jì)算
    2.4 本章小結(jié)
3 湍旋流運(yùn)動(dòng)特性
    3.1 計(jì)算方案
    3.2 衰減特性
        3.2.1 旋流強(qiáng)度參數(shù)
        3.2.2 衰減特性
    3.3 流速特性
        3.3.1 回流現(xiàn)象
        3.3.2 切向速度
        3.3.3 軸向速度
    3.4 壓強(qiáng)特性
        3.4.1 結(jié)果分析
        3.4.2 深入討論
    3.5 本章小結(jié)
4 湍旋流阻力及能量損失特性
    4.1 壁面時(shí)均切應(yīng)力
    4.2 總流能量損失
        4.2.1 消能率
        4.2.2 統(tǒng)一描述
        4.2.3 動(dòng)靜液體表面力勢(shì)能差
        4.2.4 能量損失系數(shù)
    4.3 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
附錄
致謝



本文編號(hào)：4021797