高铁轴承试验台内气固双相流搅动循环的数值模拟

发布时间：2017-05-09 14:01

  本文关键词：高铁轴承试验台内气固双相流搅动循环的数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高铁轴承试验台是高铁轴承各项性能参数进行测试和进行相关试验的重要设备，也是模拟高铁轴承实际工况条件的关键所在，研究掌握高铁轴承试验台是实现高铁轴承国产至关重要的一步。为更加准确的测试高铁轴承的性能，须建立高铁粉尘箱模拟高铁轴承实际运行状况，搅动循环是高铁轴承粉尘箱为模拟高铁轴承实况的一种流场状态，本课题即在搅动循环的基础上对高铁轴承试验台内气固双相流进行仿真分析。 首先，分析高铁轴承粉尘箱及气固双相流的国内外现状，结合实际工作条件及其内部结构，对粉尘箱的结构进行简化，分析得出高铁轴承实际运行的流场粉尘分布，确定实现其搅动循环的方案及分类。其次，建立流体模型，并采用ICEM对流体模型进行网格划分进行初步分析。再次，通过对实现搅动循环的内置风扇空间布置、风扇转向、扇叶参数3个方面进行深入分类仿真模拟，分析其后处理的矢量、速度、流线等图形，探讨高铁轴承粉尘箱内气固双相流稳态下的搅动循环的变化规律，对比得出更接近高铁轴承实况的搅动循环方案，，使被测轴承在粉尘箱内处于最接近实况的流体状态。最后，对稳态下不同粒径和不同风扇转速条件下的粒子进行追踪分析，以粉尘颗粒能较均匀的运动与轴承周围和为指标，总结出粉尘颗粒和风扇转速的变化规律对内搅动循环流场的影响，作用于粉尘箱结构设计，再对仿真分析的瞬态做补充分析。 分析表明本文基于SST湍流模型流体理论基础和采用CFX软件，能较系统直观的分析出轴承粉尘箱内气固双相流在不同分类方案下的流体粉尘分布，研究结果表明当粉尘箱为圆柱形、壁面较光滑时，4台风扇距离被测轴承100mm布置在其对面420mm的圆周上彼此相邻两台转向相反时，扇叶倾角为60°、尺寸为130mm时能较理想的实现高铁轴承粉尘箱内的循环搅动，可以为高铁轴承粉尘箱的建立提供理论依据和数据参考。
【关键词】：高铁轴承 粉尘箱 CFX 气固双相流 搅动循环 粉尘颗粒
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH133.3;TH703
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 第1章 绪论7-13
• 1.1 课题研究的背景和意义7-8
• 1.1.1 课题研究的背景7-8
• 1.1.2 课题研究的意义8
• 1.2 轴承粉尘箱国内外现状8-10
• 1.2.1 国外研究现状8-9
• 1.2.2 国内研究现状9-10
• 1.3 课题研究的难点10-11
• 1.4 本文研究内容11-13
• 第2章 气固双相流仿真分析的理论基础13-19
• 2.1 计算流体力学13
• 2.2 CFX软件简介13-14
• 2.3 ICEM软件简介14-15
• 2.4 流体模型的理论基础15-18
• 2.4.1 基本控制方程15-16
• 2.4.2 流体力学控制方程16-17
• 2.4.3 湍流模型17-18
• 2.4.4 颗粒的运动方程18
• 2.5 本章小结18-19
• 第3章 粉尘箱模型建立及初步分析19-33
• 3.1 仿真方法19-24
• 3.1.1 实况分析19
• 3.1.2 研究方法19-21
• 3.1.3 模型建立21-22
• 3.1.4 网格划分22-24
• 3.2 初步分析24-32
• 3.2.1 边界条件24-25
• 3.2.2 模拟特征25-26
• 3.2.3 粉尘箱形状分析26-30
• 3.2.4 粉尘箱壁面条件分析30-32
• 3.3 本章小结32-33
• 第4章 风扇参数对双相流搅动循环的影响33-59
• 4.1 风扇参数简介33-34
• 4.2 风扇布置分析34-41
• 4.2.1 边界条件34
• 4.2.2 风扇距离分析34-37
• 4.2.3 风扇数目及布局分析37-41
• 4.3 风扇转向分析41-48
• 4.3.1 边界条件41-42
• 4.3.2 风扇同向旋转分析42-45
• 4.3.3 相邻风扇转速相反分析45-47
• 4.3.4 任相邻风扇同转向另两台反向分析47-48
• 4.4 扇叶参数分析48-57
• 4.4.1 扇叶倾角分析49-52
• 4.4.2 扇叶尺寸分析52-54
• 4.4.3 扇叶外形分析54-57
• 4.5 本章总结57-59
• 第5章 粉尘颗粒追踪及瞬态分析59-69
• 5.1 粒径分析59-64
• 5.1.1 边界条件59
• 5.1.2 仿真结果59-64
• 5.2 风扇转速分析64-66
• 5.2.1 边界条件65
• 5.2.2 仿真结果65-66
• 5.3 瞬态分析66-68
• 5.3.1 边界条件66-67
• 5.3.2 仿真结果67-68
• 5.4 本章总结68-69
• 第6章 总结与展望69-71
• 6.1 总结69
• 6.2 展望69-71
• 参考文献71-74
• 致谢74-75
• 攻读硕士学位期间的研究成果75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 晁代勇;贾现召;李伦;;高速铁路轴承试验台的主轴结构优化[J];轴承;2011年03期

2 朱明正;袁卫星;花严红;;基于CFX软件设计离心压缩机三元叶轮[J];风机技术;2009年06期

3 尤涛;俞建卫;;轴承多功能极限PV性能试验台的研究[J];广西轻工业;2008年02期

4 王菲;刘永刚;宋黎明;杨文卓;;高铁轴承试验台粉尘箱中气固两相流动的数值模拟[J];轴承;2013年07期

5 贺城;牛智有;廖娜;;基于CFX的不同围栏高度猪舍内气流场模拟[J];湖北农业科学;2009年01期

6 王玉梅;杨淑霞;孙国刚;;旋风分离器出口边界条件对其流场模拟的影响[J];化工装备技术;2008年02期

7 李海锋,吴玉林,赵志妹;利用三维紊流数值模拟进行离心叶轮设计比较[J];流体机械;2001年09期

8 黄思;吴玉林;;离心泵内三维流场非对称性及泵受力的数值分析[J];流体机械;2006年02期

9 胡胜波;苏莫明;;不同湍流模型在离心压缩机叶轮内流场数值模拟中的比较研究[J];流体机械;2010年08期

10 刘娟;许洪元;唐澍;陆力;;离心泵内固体颗粒运动规律与磨损的数值模拟[J];农业机械学报;2008年06期

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本文编号：352598