风力提水系统选型及垂直管内气液两相流的CFD数值模拟

发布时间：2022-04-28 23:43

　　我国水资源短缺,特别是广大农村地区用水严重不足。以常规能源消耗来改变农村地区严重缺水现状的方式,会随着资源的不断耗竭,将愈来愈不适应可持续发展的要求。风能技术在清洁能源开发领域中占有重要的地位。风力提水作为有效利用风能的重要形式,可以在有效解决广大农村地区农田水利、人畜饮水、环境保护等方面发挥重要作用,特别是气动式风力提水系统,具有结构简单、提水效率高、经济成本低等优势。因此,针对风力气动式提水系统的研究具有重要的现实意义。本文简要介绍了国内外风力提水的发展现状,以及气液两相流的研究进展。本文针对内蒙古自治区呼伦贝尔市博克图镇地区进行风能资源评估,得到该地区的风速分布以及风能分布状况,为风力提水系统的选型提供基础。本文详细对比介绍了风力发电提水系统、活塞式风力提水系统、液体作用式风力提水系统三大类提水系统各自的结构特点以及工作原理,本文认为气动式风力提水系统更适合内蒙古自治区呼伦贝尔市博克图镇地区等偏远地区的提水作业,解决动力能源短缺问题、电网覆盖困难等问题,真正实现风力机与水源分离。本文应用ANSYS FLUENT14.0软件对气动式风力提水系统的核心部位—空气泵进行了机理研究。采用... 

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 风力提水发展现状
        1.2.1 风力提水简介
        1.2.2 风力提水发展现状
    1.3 气液两相流研究进展
        1.3.1 国内研究现状
        1.3.2 国外研究现状
    1.4 本论文的主要工作
第2章 风能资源评估
    2.1 气象站观测资料
    2.2 测风数据的验证
        2.2.1 完整性检验
        2.2.2 合理性检验
        2.2.3 测风有效数据完整率的计算
    2.3 风况参数计算
        2.3.1 空气密度
        2.3.2 风速和风功率密度的年变化
        2.3.3 风速和风功率密度的日变化
        2.3.4 风速和风能频率分布
        2.3.5 风向频率和风能密度方向分布
    2.4 风能资源分布图
        2.4.1 WAsP软件的工作原理
        2.4.2 风能资源分布图
    2.5 本章小结
第3章 风力提水系统选型
    3.1 风力发电式提水系统
    3.2 活塞式风力提水系统
        3.2.1 单作用式活塞泵
        3.2.2 双作用式活塞录
    3.3 流体作用式风力提水系统
        3.3.1 液动式风力提水系统
        3.3.2 气动式风力提水系统
    3.4 风力提水系统的选型
    3.5 本章小结
第4章 CFD数值模拟方法
    4.1 多相流模型
    4.2 控制方程
        4.2.1 连续方程
        4.2.2 动量方程
        4.2.3 湍流模型
    4.3 表面张力模型
    4.4 求解方法
        4.4.1 耦合方法
        4.4.2 离散方法
        4.4.3 梯度插值方法
        4.4.4 压力插值方法
    4.5 边界条件
    4.6 本章小结
第5章 垂直上升管内气液两相流的数值模拟
    5.1 基本假设
    5.2 几何模型及划分网格
    5.3 数值计算方法
        5.3.1 两相流模型
        5.3.2 边界条件
        5.3.3 求解参数设置
    5.4 模拟分析
        5.4.1 气泡泵模拟结果
        5.4.2 盖瑟泵模拟结果
    5.5 结果对比分析
    5.6 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3649772