计算流体力学两相流流动的模拟及两相流模型的研究

发布时间：2017-06-27 02:09

  本文关键词：计算流体力学两相流流动的模拟及两相流模型的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：很多工业工程中都存在着固体颗粒悬浮于湍流流场中的现象。颗粒阻力系数是在模拟和设计这些过程中最为重要的多相流体力学参数之一。对于一些简单的情况,可以通过目前的经验或半经验关联式进行预测。但对于大多数工业过程,这些关系式并不适用。 本文利用商业化软件FLUENT作为计算平台,把计算流体力学(CFD)与两相流流动结合起来预测阻力系数。在此过程中,固体颗粒的沉降速度被作为衡量阻力系数的指标,用来与实验测量所得值进行比较。 首先,采用CFD技术对单相流体流动的情况进行模拟。本文所模拟的过程基于Brucato等人所做的阻力系数测量实验的基础之上。计算是在三维体系中展开,在满足收敛以及质量守恒条件后,得到了在三个搅拌水平(300rpm、500rpm和700rpm)、不同湍流模型(k-ε和k-εRNG模型)下的单相流场。 在单相流模拟的基础上,本文引入了欧拉多相模型对固体颗粒在湍流场中的沉降过程进行了预测。主要考察了在300rpm下,不同阻力系数经验关联式以及不同进口流速对固体沉降速度的影响。由于欧拉模型需要首先输入适用于所模拟情况的阻力系数关联式,而现存的经验关系式对于本文所涉及的情况均不适用,因而使得由欧拉模型所得固体沉降速度与实验测量值相比有较大的差距。 最后,由单相流流场,本文引入了基于拉格朗日法的离散相模型对固体颗粒在湍流场中的沉降过程进行模拟。主要考察了在300rpm,500rpm和700rpm三种搅拌水平下,不同步长因子、不同时间步长、不同湍流模型以及不同固体颗粒入射方式对固体沉降速度的影响。由所预测结果与实验值比较可知,相对于欧拉法,拉格朗日法更加适用于固液相流体力学计算。
【关键词】：计算流体力学 多相流模型 欧拉 拉格朗日 阻力系数
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TQ021.1
【目录】：

• 第一章 前言8-10
• 1．1 背景、目标、意义及挑战8-9
• 1．2 论文的内容9-10
• 第二章 文献综述10-32
• 2．1 计算流体力学发展概况10-11
• 2．2 计算流体力学及其应用11-14
• 2．2．1 CFD 在工程中的作用12-13
• 2．2．2 CFD 商业软件概述13-14
• 2．3 两相流模型概述14-16
• 2．3．1 欧拉法14-15
• 2．3．2 拉格朗日法15-16
• 2．4 阻力系数的概念16-27
• 2．4．1 阻力计算的基本关系式16-17
• 2．4．2 阻力系数17-21
• 2．4．3 影响阻力系数的其它因素21-26
• 2．4．4 两相流动计算中阻力系数公式的选用26-27
• 2．5 关于阻力系数的研究进展27-30
• 2．6 小结30-32
• 第三章 建模32-51
• 3．1 实验过程及结果32-35
• 3．1．1 实验过程32-34
• 3．1．2 实验结果34-35
• 3．2 计算流体力学的基本理论35-39
• 3．2．1 流体力学的控制方程35-38
• 3．2．2 离散化技术基础38-39
• 3．3 Fluent 软件概述39-43
• 3．3．1 求解法40-41
• 3．3．2 离散化41-42
• 3．3．3 离散方程的线性化形式42-43
• 3．4 两相流模型43-51
• 3．4．1 欧拉模型的基本概念43-46
• 3．4．2 离散相模型的基本概念46-51
• 第四章 单相流流场的建立51-57
• 4．1 单相流模型的操作条件以及假设51
• 4．2 网格的设计与计算51-53
• 4．3 单相流流场性质53-56
• 4．4 小结56-57
• 第五章 采用欧拉模型模拟湍流场中的固体颗粒沉降57-65
• 5．1 欧拉模型的建立57
• 5．2 实验结果57-58
• 5．3 结果与讨论58-64
• 5．3．1 不同阻力系数模型对粒子沉降的影响58-61
• 5．3．2 粒子入射速度对粒子沉降的影响61-64
• 5．4 结论64-65
• 第六章 采用拉格朗日法模拟湍流流场固体颗粒的沉降65-79
• 6．1 模型的建立65
• 6．2 实验结果65
• 6．3 结果与讨论65-77
• 6．3．1 步长因子对粒子沉降的影响65-69
• 6．3．2 时间步长对粒子沉降的影响69-73
• 6．3．3 湍流模型对粒子沉降的影响73-75
• 6．3．4 颗粒入射方式对粒子沉降的影响75-77
• 6．4 结论77-79
• 第七章 结论与建议79-81
• 7．1 结论79-80
• 7．2 建议80-81
• 符号说明81-84
• 参考文献84-86
• 发表论文和科研情况说明86-87
• 附录1:COUETTE-TAYLOR 流体-动力学状态87-89
• 附录2 欧拉法模拟数据表89-94
• 附录 3 拉格朗日法模拟数据表94-106
• 致谢106

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 武利敏;固体火箭发动机两相流计算模型分析与比较[D];哈尔滨工程大学;2007年

2 吴应豪;巷道粉尘沉降规律与转载点喷雾降尘系统研究[D];太原理工大学;2007年

3 王丹;燃煤烟气活性炭法脱硫技术的数值模拟[D];辽宁科技大学;2008年

4 王金明;虹吸式坐便器排污过程数值模拟和基于MDO的管道优化研究[D];广东工业大学;2008年

  本文关键词：计算流体力学两相流流动的模拟及两相流模型的研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：488247