水力旋流器水合物浆体中颗粒运动研究

发布时间：2023-02-19 12:36

　　目前,传统化石能源已经被大量开采,造成能源紧缺,因此人们开始不断寻找新型能源。海底浅表层中天然气水合物储藏量十分巨大,被认为是未来可以代替传统化石能源的新型清洁能源。在海底浅表层非成岩天然气水合物固态流化开采的技术中,为了减少水合物从海底输送到海上工作平台过程中能量消耗,需要对采掘破碎后的水合物浆体中的泥沙进行海底预分离。由于水合物浆体主要是由水合物颗粒、泥沙颗粒和液相海水组成,属于固-固-液多相分离问题。因为需要在海底进行预分离,结合水力旋流器自身结构的优点,确定采用水力旋流器分离水合物浆体。研究水力旋流器分离水合物浆体的效率时,其中水合物颗粒的运动轨迹是一个关键科学问题。为此,本文采用DEM-CFD耦合仿真的方法,对水力旋流器水合物浆体中的颗粒运动开展了以下研究工作:(1)通过查阅国内外文献资料,了解了水力旋流器的研究现状,特别是水力旋流器内颗粒运动规律方面的研究成果。(2)DEM-CFD耦合程序的开发。根据多相流体力学和离散元素法的基本理论,研究颗粒在流体中的受力情况,基于EDEM软件和FLUENT软件平台,建立DEM-CFD耦合仿真程序,并进行了可靠性验证。(3)水力旋流器内水...

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 工程背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 水力旋流器研究现状
        1.2.2 水力旋流器内颗粒运动研究现状
    1.3 论文研究的主要内容
    1.4 技术路线
    1.5 本文的主要创新点
第2章 液固耦合理论分析
    2.1 液相流动基本理论分析
        2.1.1 质量守恒方程
        2.1.2 动量守恒方程
        2.1.3 能量守恒方程
        2.1.4 控制方程的通用形式
    2.2 固相颗粒受力基本理论分析
        2.2.1 概述
        2.2.2 体积力
        2.2.3 表面力
    2.3 固相颗粒运动基本理论分析
        2.3.1 基本原理
        2.3.2 颗粒运动方程
        2.3.3 颗粒模型
    2.4 DEM-CFD耦合仿真理论分析
    2.5 本章小结
第3章 水力旋流器液相流场运动分析
    3.1 仿真模拟模型
        3.1.1 几何模型
        3.1.2 网格划分
        3.1.3 网格独立性验证
    3.2 边界条件及参数设置
        3.2.1 EDEM模型参数设置
        3.2.2 FLUENT模型参数设置
        3.2.3 耦合模块设置
    3.3 耦合仿真可靠性验证
    3.4 速度场模拟结果分析
        3.4.1 切向速度
        3.4.2 轴向速度
        3.4.3 径向速度
    3.5 本章小结
第4章 水力旋流器中固相颗粒运动分析
    4.1 颗粒群运动分析
    4.2 分离效率分析
    4.3 水合物颗粒运动分析
    4.4 水合物颗粒力学行为分析
    4.5 本章小结
第5章 水合物颗粒入口位置及粒径对其运动规律影响
    5.1 入口位置对颗粒运动的影响
    5.2 颗粒粒径对颗粒运动影响
    5.3 本章小结
第6章 结论及展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果



本文编号：3746234