文丘里管水力空化器的数值模拟

发布时间：2020-06-24 15:02

【摘要】：利用水利空化装置处理污水是当前比较常见的方法,而产生空化最常用的模型就是文丘里管。文丘里管与孔板的结合可以更好地产生空化,当发生水力空化时,会在空泡周围极小空间内产生热点,并伴随瞬时高温、高压,具有强烈的微射流和冲击波,并且可以释放出巨大的能量,而我们就是利用这种能量去除污水中的一些细菌等。本论文拟利用文丘里管和孔板结合装置进行空化模拟研究。首先利用SolidWorks软件,建立文丘里管与孔板的结合模型,然后利用GAMBIT软件绘制网格,最后利用FLUENT软件对文丘里管水力空化器进行数值模拟研究。通过对40组水力空化装置的大量模拟,确认对于文丘里管空化效果影响最大的因素,从而得到最优空化模型。在对文丘里管和孔板结合的单因素影响分析中,先后对有中心孔孔板和无中心孔孔板的孔板大小以及孔板厚度对于空化效果的影响进行研究,进而找到本研究模型中最佳的水力空化装置。在多因素研究方面,本论文采用四因素四水平正交实验研究法,设计了 16组装置进行模拟,最后利用Minitab对于模拟结果进行极差分析、回归分析、方差分析以及R语言软件进行编程,对于空化模拟效果进行评价。研究的结果显示无中心孔的孔板随着孔板厚度的增加,空化效果越来越明显,而有中心孔孔板的空化效果并不显著。其次,参照影响因素的交互作用,通过多因素分析得到了影响文丘里管水力空化器空化效果的因素图谱并找到最佳的水力空化装置参数。最后,通过R语言编程进一步确认模拟效果的可行性。
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH69
【图文】：

行数值模拟，在很短的时间内，可以预测流体内部发生的情况，为实验提供了很好地逡逑理论依据，节省了相当大的时间人力物力，并且通过模拟等到的结果对于实验也有很逡逑好地参考作用。数值模拟的整流程如下图２－１所示逡逑实际物理笼动过程逡逑笼动棋型：逦｜宠动近似：￣逡逑珠笼、多相宠、稀薄冻、化逦薄层、抛物化、边界层、无逡逑竽反应流、粘弹性流、真买逦逦拈、芫全气体、二维、定常、逡逑气体等等逦不可压等等逡逑逦邋偏微分＾程组逦逦逡逑逦逦｜数值格式：逡逑有限差分法、有限体积法、逡逑＝３有隈元法、边界元法、呙法、逡逑，！逦抟殊方法等等逡逑￣代数‘程组逦逦逡逑数值格式：逡逑松弛迭代法、多重闷格法、逡逑龙格痒搭法、牛顿迭代法、逡逑＜逦三角迭代法等等逡逑逦邋逦１逦邋逦逡逑前处理逦％~|析逦Ｉ邋Ｉ逦＾逦逡逑Ｇｒｉｄ邋Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ逦Ｔｈｅｒｍｏｆｌｕｉｄ邋Ａｎａｌｙｓｉｓ逦＝５逡逑Ｃｏｎｒ＾ｘｉｔｅｒ邋Ｇｒａｐｈｉｃｓ逡逑图２－１数值模拟的全过程逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｔｈｅ邋ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ邋ｏｆ邋ｎｕｍｅｒｉｃａｌ邋ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ逡逑２．１流体力学控制方程逡逑流体在流动过程中所遵循三大定律，即质量守恒定论、动量守恒定律、衡量守恒逡逑定律。逡逑２．１．１质量守恒方程（连续性方程）逡逑任何的流动问题都要满足质量守恒方程，在流场中任取一个封闭区域，这个区域逡逑称为控制体，表面称为控制面，单位时间内从控制面流进和流出的控制体流体质量之逡逑差，等于单位时间内控制体质量增量。这是流体在流动过程中的所遵循的质量守恒定逡逑律

完整的主要分为五大部分，利用ＧＡＭＢＩＴ设计几何形状生成２Ｄ网格，ＴＧｒｉｄ用逡逑于从现有的边界网格生成体网格，Ｆｉｌｔｅｒｓ可以转换其他程序生成网格，然后导入逡逑ＦＬＵＥＮＴ进行模拟。图２－２为软件各部分结构。逡逑逦１邋Ｇｅｏｍｅｔｒｙ邋逦逡逑ＧＡＭＢｆＴ逦／－ｖ邋ｆｔｊｒｔｐｒｈ逡逑ｕｒ邋ＪＶｉｅｓｎ邋ｏｔｈｅｒ邋ＣＡＤ／ＣＡＥ邋逦逡逑？ｇ＾ｔｒｙｓｅｔｕｐ逦．逦邋Ｐａｃｋａｐｓ逡逑？邋２Ｄｙ６Ｄ邋ｍｅｓｈ邋ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ逦逦逦逡逑２Ｄ＾Ｄ邋Ｍｅｓｈ逦＼邋Ｂｏｕｎｄａｒｙ逦Ｂｏｕｎｄｗｙ邋ａｎｄ／ｏｒ逡逑逦邋＼邋Ｍｅｓｈ逦Ｖｏｌｕｍｅ邋Ｍｅｓｈ逡逑ＰｒｅＰＤＦ逦＼逡逑？邋ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ＰＤＦ逦＼逡逑ｌｏｏｋ－ｕｐ邋ｔａｂｌｅｓ逦逦邋逦邋＼逡逑ＦＬＵＥＮＴ逦＼逡逑ＰＤＦ邋ｆｉｅｓ逦？邋ｍｅｓｈ邋ｉｍｐｏｒｔ邋ａｎｄ邋ａｄａｐｔｉｏｎ逦ＴＧｒｉｄ逡逑？邋ｐｈｙｓｉｃａｌ邋ｍｏｄｅｌｓ逦？邋２Ｄ邋ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ邋ｍｅｓｈ逡逑？邋ｂｏｕｎｄａｒｙ邋ｒａｎｄｉｔｉｏｎｓ逦Ｍｅｓｈ邋？邋３Ｄ邋ｔｅｔｒａｈｅｄｒａｌ邋ｍｅｓｈ逡逑？邋ｍａｔｅｒｉａｌ邋ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ逦＊邋２Ｄ邋ｏｒ邋３Ｄ邋ｈｙｂｒｉｄ邋ｍｅｓｈ逡逑？逦ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ逦逦逡逑？逦ｐ0５ｔｐｒｏｃ？ｓｉｎｇ逡逑Ｍｅｓｈ逡逑图２－２邋ＦＬＵＥＮＴ软件各部分程序结构逡逑Ｆｉｇ．邋２－２邋Ｔｈｅ邋ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ邋ｏｆ邋ＦＬＵＥＮＴ逡逑２．２．１前处理逡逑１邋．ＧＡＭＢＩＴ逡逑ＧＡＭＢＩＴ是ＦＬＵＥＮＴ公司研发的前处理软件

【参考文献】

相关期刊论文 前8条

1 卢义玉;王晓川;康勇;陈宇龙;;缩放型喷嘴产生的空化射流流场数值模拟[J];中国石油大学学报(自然科学版);2009年06期

2 王惠敏;孙三祥;;水力空化中雷诺数与空化数关系的研究[J];环境工程;2008年06期

3 王丽丽;丁雅;袁瑞灵;;浅谈水污染问题[J];决策探索(下半月);2008年09期

4 李彬民;刘海丽;张宁宁;李清方;;文丘里管水力空化发生器数值模拟[J];油气田地面工程;2008年06期

5 邓松圣;沈银华;李赵杰;冯剑;仝建武;;空化射流喷嘴流场的数值模拟[J];后勤工程学院学报;2008年02期

6 李浩然;郝滢洁;路紫;;我国水资源特点及其对区域经济的影响[J];国土与自然资源研究;2007年04期

7 张锐;;中国水污染的沉重报告[J];中外企业文化;2007年09期

8 张晓冬,李志义,武君,刘学武,刘东学,夏远景;水力空化对化学反应的强化效应[J];化工学报;2005年02期

本文编号：2728019