管嘴出流与有压管流的数值模拟与总流描述

发布时间：2022-10-03 21:54

　　管嘴出流和有压管流是实际工程中广泛存在的流动,其流动特性的研究一直以来备受人们关注,前人已做了大量的实验研究、理论分析和数值模拟工作。但以往的研究中,对管嘴出流的研究较少,主要是对有压管流的流场特性和总流特性的研究。其中,流场特性的研究主要采用实验测量和数值模拟的方式,对总流特性的研究则主要采用通过实验测量确定不同边界条件下水头损失系数的方法,未能给出总流能量损失的明确表达式,数值模拟也主要采用各向同性的紊流模型来封闭雷诺时均方程。本文通过理论分析和对管嘴出流和有压管流进行数值模拟,研究了这两种流动中水流的运动特性,主要成果如下:（1）从粘性不可压缩液体运动的控制方程出发,推导出了管嘴出流和有压管流总流能量损失和过流能力的计算表达式,能够直接考虑紊动的影响,也不再存在理论上不能确定而需要通过实验测量来确定的系数,实现了流场特性和总流特性的统一描述。（2）采用雷诺应力模式封闭雷诺时均方程,对矩形管流进行了验证计算,纵向时均流速的计算值与实验值吻合较好。采用经过验证的数学模型和数值计算方法,进一步对管嘴出流进行了三维数值模拟,从纵向时均流速、时均压强和紊动能方面加深了对其流场特性的认识,并... 

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
Abstract
1. 概述
    1.1 研究意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 流场特性
        1.2.2 总流特性
    1.3 存在的问题及本文工作
        1.3.1 存在的问题
        1.3.2 本文主要工作
2. 恒定管嘴出流与有压管流的总流描述方法
    2.1 目前的总流描述方法
    2.2 新的总流描述方法
    2.3 本章小结
3. 数学模型及数值计算方法
    3.1 基本方程
    3.2 边界条件
    3.3 数值计算方法
        3.3.1 网格生成
        3.3.2 控制方程离散
        3.3.3 离散方程求解
    3.4 验证计算
        3.4.1 验证计算一
        3.4.2 验证计算二
    3.5 本章小结
4. 管嘴出流的三维数值模拟与总流描述
    4.1 关键问题处理
    4.2 流场特性
        4.2.1 纵向时均流速
        4.2.2 时均压强
        4.2.3 紊动能
    4.3 总流特性
    4.4 本章小结
5. 有压管流的二维数值模拟与总流描述
    5.1 关键问题处理
        5.1.1 管道尺寸
        5.1.2 底部壁面条件
        5.1.3 进口作用水头
        5.1.4 网格布置
    5.2 流场特性
        5.2.1 进口段局部流态
        5.2.2 纵向时均流速
        5.2.3 时均压强
        5.2.4 紊动能
    5.3 总流特性
        5.3.1 总流能量损失
        5.3.2 过流能力
    5.4 本章小结
6. 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
附录
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]入口非均匀性对直方管内湍流影响的大涡模拟研究[J]. 王永康,刘向军.  冶金动力. 2006(06)
[2]关于两方程湍流模型的考虑[J]. 梁德旺,吕兵.  航空动力学报. 1999(03)
[3]管道进口段问题研究的现状与展望[J]. 祝世兴,于彤,王勇.  佳木斯工学院学报. 1997(02)
[4]直方管内充分发展湍流的大涡模拟第二部分[J]. 苏铭德.  空气动力学学报. 1995(01)
[5]等腰三角形管道进口段流动阻力研究[J]. 祝世兴,王致清.  应用数学和力学. 1993(09)
[6]方管湍流二次流的数值模拟[J]. 王发民,赵烈,卞荫贵.  水动力学研究与进展（A辑）. 1993(01)
[7]粗糙圆管进口段紊流边界层发展区的流动特性[J]. 宁利中,李建中.  水动力学研究与进展（A辑）. 1992(02)
[8]光滑圆管进口段紊流边界层发展[J]. 宁利中,李建中.  水动力学研究与进展（A辑）. 1991(03)
[9]圆管层流和湍流进口段流动阻力的研究[J]. 王致清,战松生,王国权.  油田地面工程. 1989(01)
[10]方形管道中湍流水流某些特征的激光多普勒法测量及其与圆形管道的对比[J]. 路展民,袁茂竹.  力学学报. 1986(03)



本文编号：3684887