轴向涡轮水动力学特性及数值模拟

发布时间：2017-07-30 07:03

  本文关键词：轴向涡轮水动力学特性及数值模拟

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【摘要】：基于油田深床过滤技术的滤料反冲洗再生研究现状,提出一种新型轴向动态滤料反洗再生技术,其核心是将旋流场加载于滤床的水力反冲洗过程,构建以轴向涡轮为动力的复合场反冲洗体系。研究利用Fluent模拟反冲洗过程轴向涡轮工作流场和流体运动规律,建立轴向涡轮模型并分析其水动力学特性,为进一步揭示动态反冲洗滤料再生机制奠定基础。基于正交直母线叶片曲面的形成过程,利用叶片准线方程,结合叶片泵理论建立平板涡轮叶片理论及方程。在平板叶片方程的基础上,加载曲面参数信息,构建了曲板叶片的参数方程。在ICEM中构建了平板涡轮和曲板涡轮模型及其流场的三维模型,通过FLUENT模拟计算得到了涡轮流场的速度和压力分布形式,展示了流体在涡轮中的流动情况。两种叶形涡轮的速度场和压力场分布情况表明,数值模拟结果能较真实的反映涡轮内部流场的流动状态。流体流过叶片后获得速度增量,同时获得压能,动能和压能在转涡轮叶片出口处达到最大值,液流流出叶片后以较高速度螺旋形旋转流出分离器。理论计算值和数值模拟结果对比表明,理论计算值和数值模拟值较接近,模拟结果基本符合实际流动情况。两种涡轮形式下的流场计算对比表明,流体通过曲板涡轮后的运动轨迹更均匀,速度场呈对称分布,说明曲板涡轮组织流场的能力要优于平板涡轮。
【关键词】：轴向动态反冲洗 水动力学特性 滤料再生 数值模拟
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X741;TE93
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 创新点摘要6-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 课题研究意义9-10
• 1.2 国内外深床过滤工艺滤料反冲洗研究现状及发展趋势10-14
• 1.2.1 滤料反冲洗技术及理论的国内外研究现状10-12
• 1.2.2 油田深床过滤工艺滤料反冲洗方法的国内外研究现状12-14
• 1.3 轴向动态反冲洗滤料再生思想的提出14
• 1.4 主要研究内容和技术路线图14-16
• 1.4.1 技术路线图14
• 1.4.2 主要研究内容14-16
• 第二章 油田新型滤料再生技术及理论基础16-23
• 2.1 轴向动态反冲洗滤料再生技术16
• 2.2 轴向动态反冲洗技术理论基础16-18
• 2.2.1 旋流分离理论16-17
• 2.2.2 强制涡与自由涡17
• 2.2.3 旋流场速度分布17-18
• 2.3 流体运动的研究方法18-19
• 2.4 流场内液流的形状19-20
• 2.4.1 圆柱绕流19-20
• 2.4.2 平板绕流20
• 2.5 流体在涡轮中的运动分析20-21
• 2.5.1 速度三角形20-21
• 2.5.2 涡轮出口流动微分方程21
• 2.6 涡轮对流动介质相互作用关系21-23
• 2.6.1 动量矩定律21-22
• 2.6.2 涡轮和流动介质的相互作用力矩22-23
• 第三章 平板涡轮叶片模型的建立及数值计算23-40
• 3.1 平板叶片设计参数23-25
• 3.1.1 轴向涡轮叶片曲面方程23-24
• 3.1.2 平板叶片准线方程的建立24-25
• 3.2 平板叶片的设计与三维建模25-28
• 3.2.1 ICEM CFD简介26
• 3.2.2 平板涡轮模型生成26-27
• 3.2.3 构建涡轮内部流场27-28
• 3.3 网格划分28-30
• 3.3.1 网格类型选择28
• 3.3.2 平板涡轮及内部流场的网格划分28-29
• 3.3.3 网格质量检查及网格输出29-30
• 3.4 平板叶片涡轮流场的数值计算30-31
• 3.4.1 FLUENT后处理器简介30
• 3.4.2 求解步骤及边界条件设定30-31
• 3.5 计算结果后处理31-36
• 3.5.1 压力场分布31-32
• 3.5.2 速度场分布32-34
• 3.5.3 叶片表面流动状态的分析34-36
• 3.6 涡轮流动状态的分析36-39
• 3.6.1 压力场的分析36-37
• 3.6.2 速度场的分析37-39
• 3.7 本章小结39-40
• 第四章 曲板涡轮叶片模型的建立及数值计算40-52
• 4.1 叶片内外准线方程40
• 4.2 曲板叶片设计与三维建模40-42
• 4.2.1 曲板涡轮模型生成41
• 4.2.2 构建涡轮内部流场41-42
• 4.3 网格划分及输出42-43
• 4.4 求解步骤及边界条件设定43
• 4.5 计算结果后处理43-47
• 4.5.1 压力场分布43-45
• 4.5.2 速度场分布45-47
• 4.5.3 叶片表面流动分析47
• 4.6 对后处理结果的分析47-51
• 4.6.1 速度场计算分析47-50
• 4.6.2 压力场计算分析50
• 4.6.3 功能转化关系分析50-51
• 4.7 本章小结51-52
• 第五章 两种叶片形式涡轮内流场的计算对比52-57
• 5.1 两种叶片涡轮出口速度和压力分布图的比较52-53
• 5.2 两种叶片涡轮出口速度和压力XY—Plot图比较53-56
• 5.2.1 液流出口切向速度XY—Plot图比较53
• 5.2.2 液流出口轴向速度XY—Plot图比较53-54
• 5.2.3 液流出口径向速度XY—Plot图比较54
• 5.2.4 液流出口压力XY—Plot图比较54-55
• 5.2.5 流体粒子运动轨迹图对比55-56
• 5.3 本章小结56-57
• 结论57-58
• 参考文献58-62
• 发表文章目录62-65
• 致谢65-66

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本文编号：592941