基于三元流理论的旋流分离器结构优化研究

发布时间：2021-11-06 11:56

　　滴灌技术是目前世界上节水效果最显著的农业灌溉技术之一。在我国大部分灌区,尤其是利用黄河水进行灌溉的区域,使用滴灌技术进行灌溉时,首先需要解决的是水源中的泥沙问题,以免造成滴灌管网系统中的滴头堵塞。因此,滴灌首部控制系统中的旋流泥沙分离器是整个滴灌系统中不可或缺的一部分,它直接决定了管网中滴头或灌水器的使用寿命。随着滴灌技术的不断推广及其在农业领域中的广泛应用,不同地区的水源将导致旋流分离器产生具有地区性差异的分离性能与分离精度。论文主要内容如下：1、对国内外旋流分离技术的发展现状及利用CFD对旋流分离器进行数值计算的进展情况进行了介绍,并对旋流分离器的发展趋势做了简单阐述；2、对旋流分离器内部的旋转流运动、短路流运动、循环流运动和湍流运动及这些流动的产生与特点做了介绍,然后对短路流流动和湍流流动在分离过程中的阻碍作用作了简单分析并制定减小它们在分离过程中阻碍作用的方案；3、基于旋流分离器的主要技术参数,针对水源与旋流分离器间的适应问题,并根据旋流分离原理、三元流理论、旋流分离器使用过程中存在的问题和一些文献中提到的结构优化方法,对需要优化的结构确定优化方案,并在不同进口速度、不同泥沙含... 

【文章来源】：兰州理工大学甘肃省

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
插图索引
附表索引
第1章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 课题选择目的
    1.3 旋流分离器国内外研究现状及发展趋势
        1.3.1 数值模拟国内外发展状况
        1.3.2 旋流分离器发展趋势
    1.4 课题研究内容与关键性问题
        1.4.1 课题的研究内容
        1.4.2 本研究拟解决的关键性问题
        1.4.3 课题的创新性
第2章 旋流分离器内部流体运动的理论分析
    2.1 引言
    2.2 旋流分离器内部流体运动的旋转流运动
        2.2.1 旋流分离器内的有旋流动与无旋流动
        2.2.2 旋流分离器内的强制涡流动
        2.2.3 旋流分离器内的自由涡流动
        2.2.4 旋流分离器内的自由螺旋涡流动
    2.3 旋流分离器内部流体运动的涡流特性
    2.4 旋流分离器内部流体运动的短路流与循环流
        2.4.1 旋流分离器内的短路流与循环流
        2.4.2 减小旋流分离器内的短路流和循环流的措施
    2.5 旋流分离器内部的湍流流动
        2.5.1 旋流分离器内湍流的产生与特点
        2.5.2 旋流分离器内减小湍流影响的措施
    2.6 本章小结
第3章 旋流分离器主要技术参数分析及结构选择与设计
    3.1 引言
    3.2 旋流分离器的主要技术参数
        3.2.1 物性参数
        3.2.2 工况参数
        3.2.3 性能参数
    3.3 常用旋流分离器结构的类型
        3.3.1 进料管结构(代码A)
        3.3.2 溢流管结构(代码B)
        3.3.3 锥段器壁结构(代码C)
        3.3.4 底流管结构(代码D)
        3.3.5 柱段结构(代码E)
    3.4 旋流分离器结构的选择
        3.4.1 旋流分离器各组成结构对分离效率的影响与对比
        3.4.2 确定旋流分离器的结构组成
    3.5 常用旋流分离器各组成结构的优化方案
        3.5.1 进料口结构优化方案
        3.5.2 溢流管结构优化方案
        3.5.3 圆柱段结构优化方案
        3.5.4 圆锥段结构优化方案
    3.6 常用旋流分离器的结构设计方案确定
    3.7 本章小结
第4章 旋流分离器实体造型与网格划分
    4.1 引言
    4.2 三维实体造型软件的选择
    4.3 建立旋流分离器三维实体模型
        4.3.1 建立旋流分离器进料口(A2)的模型
        4.3.2 建立旋流分离器溢流口(B1)的模型
        4.3.3 建立旋流分离器圆柱段(E5)的模型
        4.3.4 建立旋流分离器圆锥段(C1)的模型
    4.4 旋流分离器的网格生成技术
        4.4.1 确定生成网格种类
        4.4.2 常用网格生成软件的选择
        4.4.3 旋流分离器模型的网格生成
    4.5 本章小结
第5章 旋流分离器的内流场分析
    5.1 引言
    5.2 FLUENT选择及求解
        5.2.1 FLUENT选择
        5.2.2 FLUENT求解过程
    5.3 FLUENT多相流模型与湍流模型的选择
        5.3.1 针对旋流分离器的多相流模型分类及选择
        5.3.2 针对旋流分离器的湍流模型选择
    5.4 确定旋流分离器内流场计算参数
        5.4.1 读取网格文件及相关操作
        5.4.2 定义计算模型
        5.4.3 定义流体工质属性
        5.4.4 设置操作条件和边界条件
        5.4.5 求解方法的设置及控制
        5.4.6 流场初始化与迭代求解
    5.5 旋流分离器内流场的数值计算结果处理与分析
        5.5.1 溢流口壁厚对分离效果的影响
        5.5.2 圆柱段高度对分离效果的影响
        5.5.3 圆锥段角度对分离效果的影响
    5.6 优化后旋流分离器的内流场模拟
    5.7 CFD求解与三元流理论对提高旋流分离器分离效率与性能的意义
    5.8 本章小节
总结与展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
附录B 优化后旋流分离器验证实验数据表


【参考文献】：
期刊论文
[1]水力旋流器内部流场数值模拟及分离性能分析[J]. 许敏.  石油矿场机械. 2012(03)
[2]固-液旋流分离器结构优化模拟研究[J]. 黄俊龙,谢朝新,周宁玉,刘洪涛,艾毅宁.  后勤工程学院学报. 2012(01)
[3]水力旋流器中水沙两相流动三维数值模拟[J]. 刘新阳,罗金耀,高传昌.  水力发电学报. 2010(04)
[4]滴灌用黄河水泥沙分离参数优化[J]. 孙步功,吴建民,赵武云,龚俊.  干旱地区农业研究. 2010(03)
[5]垂向异重流式水沙分离鳃水沙分离机理浅析[J]. 朱超,邱秀云,严跃成.  水利水电科技进展. 2009(05)
[6]“浑水水力分离清水装置”三维流场数值模拟[J]. 徐燕,邱秀云,朱斌德.  人民黄河. 2009(03)
[7]中国水资源状况与水资源安全问题分析[J]. 张利平,夏军,胡志芳.  长江流域资源与环境. 2009(02)
[8]新型α旋流器的流场模拟[J]. 车香荣,李晓,陈光辉,王伟文,王立新,李建隆.  化工装备技术. 2008(04)
[9]气液旋流分离技术的研究[J]. 金向红,金有海,王建军,王正方.  新技术新工艺. 2007(08)
[10]水力旋流器发展概况及趋势[J]. 赵东.  矿业工程. 2007(04)

硕士论文
[1]液滴在旋流分离器内的运动规律研究[D]. 尹兆娟.中国石油大学 2010
[2]碟式分离机转鼓内流场研究[D]. 张总.兰州理工大学 2009
[3]适于黄河水泥沙分离的水力旋流器的理论及实验研究[D]. 刘晶.兰州理工大学 2004
[4]适于黄河泥沙分离的碟式离心机设计与试验研究[D]. 孙步功.兰州理工大学 2004



本文编号：3479789