离心泵固液两相流场的数值模拟研究

发布时间：2017-10-18 19:25

  本文关键词：离心泵固液两相流场的数值模拟研究

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【摘要】：随着经济的快速发展和生产技术快速提高,固体物料和水力输送技术的近期迅速发展固液两项离心泵应用范围也越来越广,遍及矿山、化工、煤电、农业、冶金、食品及轻工等行业,离心泵的输送范围越来越大,固相浓度范围也越来越广,这样对传统的两相流离心泵的水力性能和抗磨损性能提出了更高的要求。由于固液两相流动规律复杂,以及实验条件和实验费用等多种因素限制,离心泵输送的实验资料比较有限,借助计算流体力学软件来进行数值模拟仿真研究具有周期短,费用低等特点。国内外许多学者为了揭示两相流离心泵泵内部特性的变化特点和规律,从事固相浓度对离心泵性能影响的二维、三维湍流数值模拟研究,运用多种方法研究离心泵内部固液两相流动,从而现有的研究对探索两相流离心泵内部的流动机理具有实际的指导作用。本文应用Fluent软件,利用多重参考系方法(MRF),选用非稳态Mixture两相湍流计算的模型,分析不同固相体积浓度、分流短叶片、短叶片偏置等叶轮流道速度、颗粒浓度以及压力等参数的分布情况,利用虚拟仿真来取得离心泵内部流场的变化规律,为水力输送不同浓度固相颗粒离心泵的理论设计和运行分析提供借鉴。论文主要内容包括：介绍了离心泵及内部流场数值模拟的国内外发展现状；计算流体力学基础简介；离心泵内部流场的主要理论和定理；离心泵内部流场的数值模拟；最后结论与展望。
【关键词】：离心泵 短叶片 偏置 .数值模拟
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH311
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 选题背景10
• 1.2 离心泵国内外发展与研究10-12
• 1.2.1 离心泵的发展10-11
• 1.2.2 离心泵的主要发展现状11-12
• 1.3 离心泵内部流动CFD发展进程12-18
• 1.3.1 CFD技术的发展进程12-13
• 1.3.2 CFD技术应用于离心泵的设计分析13-14
• 1.3.3 离心泵内部流场数值模拟的研究现状14-18
• 1.4 本论文的主要研究内容18-19
• 2 计算流体动力学理论基础19-43
• 2.1 计算流体动力学介绍19
• 2.2 计算流体动力学的求解过程19-21
• 2.3 流体流动的三大基本控制方程21-27
• 2.3.1 流体质量守恒方程21
• 2.3.2 动量守恒方程21-23
• 2.3.3 能量守恒方程23-25
• 2.3.4 组分质量守恒方程25-26
• 2.3.5 通用的控制方程26-27
• 2.4 流体流动中的湍流模型27-36
• 2.4.1 湍流理论简介27
• 2.4.2 湍流的基本方程27-29
• 2.4.3 湍流数值模拟的主要方法29-36
• 2.5 多相流动的模型36-37
• 2.5.1 流体体积模型36
• 2.5.2 混合模型36
• 2.5.3 欧拉模型36-37
• 2.6 离散的方法37-39
• 2.6.1 有限差分法37
• 2.6.2 有限单元法37-38
• 2.6.3 控制体积法38-39
• 2.7 基于SIMPLE算法的流场数值分析39-40
• 2.8 划分网格40-42
• 2.9 本章小结42-43
• 3 离心泵内部流场理论43-46
• 3.1 紊流理论43
• 3.2 无粘性流动数值的模拟43-44
• 3.3 数值模拟分区域的粘性效应44-46
• 4 离心泵内部流场数值模拟46-66
• 4.1 仿真软件简介46-51
• 4.1.1 FLUENT仿真软件介绍46-49
• 4.1.2 GAMBIT软件介绍49-50
• 4.1.3 TECPLOT软件介绍50-51
• 4.2 原型离心泵内流场数值模拟51-57
• 4.2.1 原型离心泵建模及基本数据51-52
• 4.2.2 构建控制的方程52-53
• 4.2.3 设置原型泵的边界条件和初始条件53
• 4.2.4 原型泵的数值模拟结果及分析53-56
• 4.2.5 小结56-57
• 4.3 分流式短叶片离心泵内流场的数值模拟57-61
• 4.3.1 分流式短叶片离心泵的基本数据及建模57
• 4.3.2 构建模型的控制方程57-58
• 4.3.3 确定边界条件与初始条件58-59
• 4.3.4 流场的数值模拟结果及结果分析59-61
• 4.3.5 两种叶型离心泵内的固液两相流场的对比与分析61
• 4.4 分析短叶片偏置对离心泵内的固液两相流场影响61-66
• 4.4.1 偏置短叶片的离心泵物理建模与基本参数的设定61-62
• 4.4.2 设置初始条件和边界条件62
• 4.4.3 数值模拟结果及分析62-66
• 5 结论及展望66-68
• 5.1 主要结论及创新点66
• 5.2 研究展望66-68
• 参考文献68-73
• 作者简历73-75
• 学位论文数据集75

【参考文献】

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本文编号：1056705