基于离散相模型的凹壁面切向射流非均相颗粒行为分析
发布时间：2021-04-20 07:53
液固两相流广泛存在于大自然中,在冶金、化工、电力等很多工业过程中也经常能看到两相流或多相流介质,如在冶金行业中的选矿厂、冶炼厂和矿山充填生产过程中,常常要求测量泥浆状混合液中的固体（金属）量。以用于核算成本、回收金属或控制质量。因此研究这样一个液固两相流固相浓度及沉降速度的测试系统很有意义。目前,研究液固流动的方法可分为两大类:一类是把流体或气体当作连续介质,而将颗粒视为离散体系;另一类是把流体与颗粒都看成共同存在且相互渗透的连续介质,即把颗粒视为拟流体。定常拉格朗日稀疏相DPM多相流模型的离散相公式采用了第二相（离散相）足够稀的假设,亦即颗粒之间的相互作用以及颗粒体积百分率对液相的作用可以忽略。这些假设表示离散相必须满足相当低的体积百分率条件,通常情况小于10%12%。而本文所要研究的分层器内的离散相的体积比相当小,刚好适合DPM模型。本文对三维凹壁面切向射流非均相分离过程进行研究,以离散相模型（DPM）对粒子的运动进行数值模拟计算,分析离散粒子的分离效果及粒子行为,并在改变雷诺数的条件下,使用高速摄像机跟踪拍摄离散粒子的分离过程及落点位置。分析连续相雷诺数和入...
【文章来源】：沈阳化工大学辽宁省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 凹壁面切向射流研究进展
1.3 离散相模型简介
1.4 本文研究内容
第二章 离散相模型凹壁面切向射流实验研究
2.1 离散相模型凹壁面切向射流实验
2.1.1 实验测试方法及原理
2.1.2 射流实验装置
2.1.3 射流实验流程
2.1.4 研究参数
2.1.5 实验影响因素
2.2 图像处理方案
2.3 实验图像分析
2.4 本章小结
第三章 离散相模型凹壁面切向射流数值模拟
3.1 物理模型
3.2 网格划分
3.2.1 网格划分方案
3.2.2 网格质量评价
3.3 连续相模拟
3.3.1 湍流模型
3.3.2 Realizable k-ε湍流模型
3.4 离散相（DPM）模型
3.4.1 粒子受力分析
3.4.2 粒子运动方程
3.4.3 模拟说明
3.5 数值模拟与实验比较
3.5.1 出口截面粒子分布
3.5.2 粒子分布
3.5.3 误差分析
3.6 本章小结
第四章 凹壁面切向射流流场分析
4.1 射流参数对静压力影响
4.1.1 雷诺数对静压力的影响
4.1.2 入口结构对静压力的影响
4.2 射流参数对切向速度影响
4.2.1 雷诺数对射流扩展的影响
4.2.2 入口结构对射流扩展的影响
4.3 射流参数对湍流强度影响
4.3.1 雷诺数对湍流强度的影响
4.3.2 入口结构对射流扩展的影响
4.4 本章小结
第五章 凹壁面切向射流离散粒子行为分析
5.1 粒子停留时间
5.1.1 雷诺数对分离时间的影响
5.1.2 入口宽高比对分离时间的影响
5.1.3 粒径对分离时间的影响
5.1.4 粒子密度对分离时间的影响
5.2 两相速度分析
5.3 离散粒子轨迹分析
5.4 壁面效应分析
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
符号说明
攻读硕士学位期间学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]挡板的相对曲率对分离器入口局域流场流体力学性能的影响[J]. 张静,刘晓亮,龚斌,李雅侠,吴剑华. 化工进展. 2017(11)
[2]Supersonic Cavity Flows over Concave and Convex Walls[J]. A Ran Ye,Rajarshi Das,Toshiaki Setoguchi,Heuy Dong Kim. Journal of Thermal Science. 2016(02)
[3]新型入口对石膏旋流器工作性能的影响[J]. 杨阳,白涛,王福珍. 化工学报. 2015(12)
[4]旋风分离器入口结构影响的研究现状与进展[J]. 田晓庆,何宏舟. 过滤与分离. 2013(02)
[5]基于离散相模型的旋风分离器内部流场数值研究[J]. 李丹,马贵阳,杜明俊,张朝阳. 流体机械. 2011(09)
[6]浑水水力分离清水装置内水沙两相弱旋流场数值模拟[J]. 李琳,邱秀云,龚守远,赵涛,牧振伟. 中国农村水利水电. 2008(01)
[7]浑水水力分离装置中水沙两相湍流的数值模拟[J]. 李琳,邱秀云. 水利学报. 2007(11)
[8]水力旋流器内颗粒受力与运动分析[J]. 吴柏志,赵立新,蒋明虎,赵雪峰,刘书孟. 大庆石油学院学报. 2005(06)
[9]方形卧式分离器两相流场的数值模拟[J]. 周强,程乐鸣,骆仲泱,岑可法. 动力工程. 2004(04)
[10]蜗壳式旋风分离器全空间三维时均流场的结构[J]. 胡瓅元,时铭显. 化工学报. 2003(04)
本文编号：3149291
【文章来源】：沈阳化工大学辽宁省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 凹壁面切向射流研究进展
1.3 离散相模型简介
1.4 本文研究内容
第二章 离散相模型凹壁面切向射流实验研究
2.1 离散相模型凹壁面切向射流实验
2.1.1 实验测试方法及原理
2.1.2 射流实验装置
2.1.3 射流实验流程
2.1.4 研究参数
2.1.5 实验影响因素
2.2 图像处理方案
2.3 实验图像分析
2.4 本章小结
第三章 离散相模型凹壁面切向射流数值模拟
3.1 物理模型
3.2 网格划分
3.2.1 网格划分方案
3.2.2 网格质量评价
3.3 连续相模拟
3.3.1 湍流模型
3.3.2 Realizable k-ε湍流模型
3.4 离散相（DPM）模型
3.4.1 粒子受力分析
3.4.2 粒子运动方程
3.4.3 模拟说明
3.5 数值模拟与实验比较
3.5.1 出口截面粒子分布
3.5.2 粒子分布
3.5.3 误差分析
3.6 本章小结
第四章 凹壁面切向射流流场分析
4.1 射流参数对静压力影响
4.1.1 雷诺数对静压力的影响
4.1.2 入口结构对静压力的影响
4.2 射流参数对切向速度影响
4.2.1 雷诺数对射流扩展的影响
4.2.2 入口结构对射流扩展的影响
4.3 射流参数对湍流强度影响
4.3.1 雷诺数对湍流强度的影响
4.3.2 入口结构对射流扩展的影响
4.4 本章小结
第五章 凹壁面切向射流离散粒子行为分析
5.1 粒子停留时间
5.1.1 雷诺数对分离时间的影响
5.1.2 入口宽高比对分离时间的影响
5.1.3 粒径对分离时间的影响
5.1.4 粒子密度对分离时间的影响
5.2 两相速度分析
5.3 离散粒子轨迹分析
5.4 壁面效应分析
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
符号说明
攻读硕士学位期间学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]挡板的相对曲率对分离器入口局域流场流体力学性能的影响[J]. 张静,刘晓亮,龚斌,李雅侠,吴剑华. 化工进展. 2017(11)
[2]Supersonic Cavity Flows over Concave and Convex Walls[J]. A Ran Ye,Rajarshi Das,Toshiaki Setoguchi,Heuy Dong Kim. Journal of Thermal Science. 2016(02)
[3]新型入口对石膏旋流器工作性能的影响[J]. 杨阳,白涛,王福珍. 化工学报. 2015(12)
[4]旋风分离器入口结构影响的研究现状与进展[J]. 田晓庆,何宏舟. 过滤与分离. 2013(02)
[5]基于离散相模型的旋风分离器内部流场数值研究[J]. 李丹,马贵阳,杜明俊,张朝阳. 流体机械. 2011(09)
[6]浑水水力分离清水装置内水沙两相弱旋流场数值模拟[J]. 李琳,邱秀云,龚守远,赵涛,牧振伟. 中国农村水利水电. 2008(01)
[7]浑水水力分离装置中水沙两相湍流的数值模拟[J]. 李琳,邱秀云. 水利学报. 2007(11)
[8]水力旋流器内颗粒受力与运动分析[J]. 吴柏志,赵立新,蒋明虎,赵雪峰,刘书孟. 大庆石油学院学报. 2005(06)
[9]方形卧式分离器两相流场的数值模拟[J]. 周强,程乐鸣,骆仲泱,岑可法. 动力工程. 2004(04)
[10]蜗壳式旋风分离器全空间三维时均流场的结构[J]. 胡瓅元,时铭显. 化工学报. 2003(04)
本文编号：3149291
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