液力透平作為一種高壓余能回收裝置,廣泛的應用在石油化工、合成氨等工業(yè)領域,在部分工業(yè)流程中,透平進口工質會含有氣體,導致透平外特性下降,影響機組運行穩(wěn)定性。為揭示液力透平在兩相工況下的氣液流動特性和能量轉化機理,預測其外特性及內流場變化規(guī)律。本文采用Eulerian-Eulerian Particle模型和SSTk-ω湍流模型對一水輪機式液力透平模型展開研究。首先研究了氣體模型、兩相模型以及氣泡直徑對透平性能及流場預測的影響;然后采用非均相模型,考慮氣體的可壓縮性,基于PBM（Population Balance Model）模型對透平多工況下氣液流動特性進行了研究,分析了不同流量、不同進口含氣率對透平內部兩相流動特性的影響,揭示了轉速對高含氣率工況透平外特性和內流場的影響規(guī)律。研究結果表明:（1）相對于可壓縮模型,不可壓縮氣體模型壓力梯度下降較大,對應的轉輪內水力損失也較大;在同一含氣率工況下,不可壓縮氣體模型透平的效率、輸出功率低于可壓縮氣體模型。在20%含氣率工況,不可壓縮氣體模型效率比可壓縮氣體模型低12%,輸出功率低36kW。（2）均相流模型流道內氣相工質、轉輪出口速度分布均... 

【文章來源】：西安理工大學陜西省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 液力透平的分類
        1.2.1 泵反轉式液力透平
        1.2.2 水輪機式液力透平
        1.2.3 專用液力透平
    1.3 液力透平國內外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 單相流液力透平研究進展
        1.3.2 氣液兩相液力透平研究進展
    1.4 本文的主要研究內容
2 液力透平兩相流基礎理論
    2.1 離心泵內氣液兩相流流型
    2.2 氣液兩相流液力透平基本方程
    2.3 本章小結
3 氣液兩相流液力透平數(shù)值計算方法
    3.1 計算流體動力學基本知識
    3.2 湍流模型
        3.2.1 k-ε模型
        3.2.2 k-ω模型
        3.2.3 SST k-ω模型
    3.3 多相流模型
    3.4 水輪機式液力透平幾何參數(shù)和主要參數(shù)
    3.5 三維建模及網(wǎng)格生成
    3.6 網(wǎng)格無關性驗證
    3.7 邊界條件及計算設置
    3.8 本章小結
4 數(shù)值模型對性能及流場預測的影響
    4.1 氣體模型對性能及流場預測的影響
        4.1.1 數(shù)值方案
        4.1.2 外特性變化分析
        4.1.3 內流場變化分析
        4.1.4 水力損失變化分析
    4.2 兩相模型對性能及流場預測的影響
        4.2.1 數(shù)值方案
        4.2.2 外特性變化分析
        4.2.3 內流場變化分析
        4.2.4 水力損失變化分析
    4.3 氣泡模型對性能及流場預測的影響
        4.3.1 PBM模型簡介
        4.3.2 數(shù)值方案
        4.3.3 外特性變化分析
        4.3.4 內流場變化分析
        4.3.5 水力損失變化分析
    4.4 本章小結
5 基于PBM模型多工況流動特性研究
    5.1 不同流量工況變含氣率流動特性研究
        5.1.1 數(shù)值方案
        5.1.2 外特性變化分析
        5.1.3 內流場變化分析
        5.1.4 水力損失變化分析
    5.2 高含氣率變轉速工況流動特性研究
        5.2.1 數(shù)值方案
        5.2.2 外特性變化分析
        5.2.3 內流場變化分析
        5.2.4 水力損失變化分析
    5.3 本章小結
6 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 展望
致謝
參考文獻
攻讀學位期間主要研究成果



本文編號：2986768