旋转填料床中两相流动力学模型及其实验研究

发布时间：2017-10-19 19:22

  本文关键词：旋转填料床中两相流动力学模型及其实验研究

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【摘要】：随着机械工业的不断迅速发展，作为现代化传动与控制关键技术之一的液压技术在国民经济中起着越来越重要的作用。为了满足液压行业对液压油高效高精度的要求，，研制先进的在线净油装置变得愈加迫切。本文依托国家自然科学基金项目，在开发一种新型的超重力旋流净油装置的过程中，对其主要部件——旋转填料床的油水分离机理开展了数值与实验研究。 首先，针对所开发的超重力旋流净油装置的结构特点及技术原理，通过计算流体力学手段，采用多孔介质理论、多相流理论，建立了旋转填料床中两相流动力学模型。在此基础上结合计算流体力学软件FLUENT，数值仿真旋转填料床中油水分离，系统分析了入口压力、结构尺寸、出入口位置等关键技术参数对分离效率的影响规律，为后续旋转填料床的结构设计提供必要的理论基础。 其次，基于数值仿真结果完成旋转填料床的结构设计，并依据相关技术参数配置电机、泵、阀等元件，完成具有测试功能的系统设计，搭建了测试液压系统，为后续实验研究提供了必要的设备基础。 最后，通过超重力旋流净油装置的实验研究，验证本文动力学模型的可靠性；进一步分析本文超重力旋流净油装置的油水分离的有效性；对比分析不同填料对分离效率的影响。 实验结果表明：本文旋转填料床两相流动力学模型是可靠的；所开发的超重力旋流净油装置油水分离时是有效的；比较而言，尼龙滤网更适合作为旋转填料床的填料。
【关键词】：旋转填料床 多孔介质 两相流 数值仿真 实验研究
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH137.8;O359
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 液压系统污染控制技术的国内外研究现状11-13
• 1.2.2 超重力技术的国内外研究现状13-15
• 1.2.3 计算流体力学在流体机械领域的应用研究15
• 1.3 超重力旋流净油装置的介绍15-17
• 1.4 本文的研究内容17-19
• 第2章 旋转填料床中两相流动力学模型19-29
• 2.1 多孔介质理论在本研究中的应用19-23
• 2.1.1 多孔介质的定义19
• 2.1.2 多孔介质的重要概念19-21
• 2.1.3 多孔介质问题的求解21-22
• 2.1.4 本研究中多孔介质结构的模化22-23
• 2.2 多相流理论在本研究中的应用23-24
• 2.2.1 多相流23
• 2.2.2 多相流问题的研究方法23-24
• 2.2.3 本文两相流模型的选择24
• 2.3 动力学模型的建立24-25
• 2.4 动力学问题的数值算法25-27
• 2.5 本章小结27-29
• 第3章 旋转填料床中油水分离的数值研究29-43
• 3.1 旋转填料床的二维数值仿真29-34
• 3.1.1 二维模型及网格划分29-30
• 3.1.2 仿真结果分析30-34
• 3.2 旋转填料床的三维数值仿真34-41
• 3.2.1 入口压力的影响34-36
• 3.2.2 结构尺寸的影响36-39
• 3.2.3 出入口位置的影响39-41
• 3.3 本章小结41-43
• 第4章 旋转填料床结构化设计及其实验系统43-53
• 4.1 旋转填料床结构化设计43-47
• 4.1.1 壳体的设计43-45
• 4.1.2 转子的设计45
• 4.1.3 电机的选取45-47
• 4.2 旋转填料床实验系统47-51
• 4.2.1 齿轮泵的选取48-49
• 4.2.2 阀的选取49
• 4.2.3 靶式流量计的选取49-50
• 4.2.4 隔膜压力表的选取50-51
• 4.3 本章小结51-53
• 第5章 超重力旋流净油装置的实验研究53-65
• 5.1 实验原理及评价指标53-54
• 5.1.1 测试液压系统的工作原理53-54
• 5.1.2 实验的评价指标54
• 5.2 实验设备54
• 5.3 实验方案54-56
• 5.3.1 实验步骤54-55
• 5.3.2 实验操作任务55
• 5.3.3 实验方式55-56
• 5.3.4 实验变量56
• 5.4 实验结果及分析56-64
• 5.5 本章小结64-65
• 结论65-67
• 参考文献67-71
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文71-73
• 致谢73

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本文编号：1062869