斜管组除油池流体-结构作用与结构优化
本文选题:浅池原理 切入点:油水两相流体 出处:《中国石油大学(华东)》2015年博士论文
【摘要】:斜管组除油池是基于“浅池原理”设计的一种重力式污水处理装置,具有除油效率高、占地面积小等优点。该装置通过油水混合液重力分离、多组斜管(组)内离散油相的积聚、浮升等机制,将油水混合液分离,属于典型的流体-结构耦合作用力学系统,相关的研究涉及到了斜管组内油水两相介质流动、流体-结构耦合作用、油水两相分离和浮升等一系列基础力学问题,本文对之进行了研究,主要内容包括:(1)基于除油池装置结构特点,建立了装置系统流体-结构力学模型,为定量研究斜管组除油池结构基本力学特性,包括油水两相流动/分离、结构动力学参数奠定了基础;(2)利用专业化网格软件ICEM-CFD分别建立了斜管组除油池装置的流体和结构数值仿真模型,通过精细六面体网格模型及复合网格技术,处理了流体-结构界面耦合,以及管、梁、板组合结构数值模型的协调性难题;(3)利用流体动力学仿真软件FLUENT计算了斜管组除油池内油水两相流动参数,对比分析了缓冲整流配水板的作用,探究了入口流量对装置内流场参数影响规律;(4)结合流体-结构耦合模型与Workbench流固耦合模拟技术,研究了斜管组除油池装置流体作用下的结构响应,分别计算了装置运行过程中入口流量、装置搬移吊装过程中液体晃动以及斜管组倾角变化等因素参数产生的结构内流体力学参数、结构变形与油水分离效率;(5)在综合斜管组除油池装置油水两相流体参数、流体-结构作用和动力响应的基础上,对斜管组除油池结构进行了优化设计,改进后的装置在提高油水分离效率、加强结构安全性能等方面获得了良好效果。
[Abstract]:The inclined pipe unit oil removal tank is a gravity sewage treatment device based on "shallow pool principle", which has the advantages of high oil removal efficiency and small area.Through gravity separation of oil-water mixture, accumulation of discrete oil phase in multiple sets of inclined pipes (groups), floating rise and other mechanisms, the oil-water mixture is separated, which belongs to a typical fluid-structure coupling mechanical system.The related research involves a series of basic mechanics problems, such as oil-water two-phase medium flow, fluid-structure coupling, oil-water two-phase separation and floatation.The main contents include: (1) based on the structural characteristics of the oil removal tank, a fluid structural mechanical model is established for the quantitative study of the basic mechanical properties of the oil removal tank structure, including the oil-water two-phase flow / separation.The numerical simulation model of fluid and structure of the oil tank device of inclined tube group is established by using specialized grid software ICEM-CFD. The fine hexahedron mesh model and composite mesh technology are used to simulate the fluid and structure of the oil tank device.This paper deals with the coupling between fluid and structure interface, and the compatibility of numerical models of pipe, beam and plate structures. The fluid dynamics simulation software FLUENT is used to calculate the oil-water two-phase flow parameters in the oil removal tank of inclined pipe group.In this paper, the effect of buffer rectifier water distribution plate is analyzed, and the influence of inlet flow rate on the flow field parameters of the device is studied. (4) combined with fluid-structure coupling model and Workbench fluid-solid coupling simulation technology,In this paper, the structural response of the inclined tube unit deoiling tank under the action of fluid is studied, and the inlet flow rate during the operation of the device is calculated respectively.The hydrodynamic parameters, structural deformation and oil / water separation efficiency produced by the parameters of liquid sloshing and inclined angle change of inclined pipe group during the process of moving and hoisting of the device are used in the integrated slant tube group oil removal tank to set up oil-water two-phase fluid parameters.On the basis of the fluid-structure action and dynamic response, the optimum design of the oil removal tank structure of the inclined pipe group is carried out. The improved device has achieved good results in improving the efficiency of oil-water separation and strengthening the safety performance of the structure.
【学位授予单位】:中国石油大学(华东)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:X741
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,本文编号:1711242
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