突扩截面管流流场及脉动压力特性分析
发布时间：2022-11-07 20:18
突扩作为一种变截面管道类型,广泛存在于流体、气体以及各种形式的气液、气固混合物等实际运输工程当中。突扩管道的流场分析对实际工程中突扩管道的设计有着极高的参考价值。本文主要通过研究突扩管流速度、压力分布特性及脉动压力频谱特性,揭示突扩截面管流的流场变化机理。采用SolidWorks建立突扩比为1:1.5的突扩管件,将其导入Fluent软件中进行仿真分析,设定流体的初始流动参数、边界条件和控制方程。通过Fluent对突扩截面管流进行流场仿真分析时发现,突扩管流上游的流速明显高于下游。在突扩截面处出现两个速度死区,速度死区的流速值最小。流速死区的范围与雷诺数大小成正比,流速死区的出现与突扩截面处的回流现象有关。突扩截面管流的压力分布与流体的流动状态有关,当流体处于层流状态不会出现压力死区,而在紊流状态时会出现;突扩截面管流的压力从上游开始,先降低后提高,在突扩截面处达到最低值。搭建小尺度通流截面突变圆管流流动系统,采用水泵抽水和控制水箱液位两种流速调节方式控制流体流速,整流箱稳定上游来流。测量突扩管段采用透明直接连接,测量流体Re=2000,3000,5000三种情况下的流体脉动压力特性。通...
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.2 本课题研究的目的与意义
1.3 国内外研究综述
1.4 研究内容与方法
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 研究方法
1.4.3 创新点
1.4.4 技术路线
1.5 本章小结
第2章 流体仿真模拟的理论基础
2.1 流体仿真方法概论
2.1.1 流体仿真简介
2.1.2 Fluent软件简介
2.2 计算模型选择
2.3 流体边界条件
2.3.1 速度入口边界条件
2.3.2 质量出口边界条件
2.3.3 边壁条件
2.3.4 轴边界条件
2.4 计算区域的离散化
2.4.1 求解域离散
2.4.2 控制方程离散
2.5 选定求解算法
2.6 Fluent求解器
2.6.1 Fluent求解器格式
2.6.2 Fluent仿真分析步骤
2.7 本章小结
第3章 流场的仿真模拟分析
3.1 模拟前处理
3.1.1 建立模型
3.1.2 划分网格
3.1.3 方程的离散化
3.2 流场模拟结果分析
3.2.1 突扩管模拟速度分布
3.2.2 突扩管模拟压力分布
3.3 本章小结
第4章 实验系统的搭建
4.1 实验系统设计内容
4.1.1 实验系统设计基本原理
4.1.2 实验系统装置
4.1.3 脉动压力测量孔位分布
4.2 流动进口设计
4.3 流动驱动设计
4.4 测试部分设计
4.4.1 流量测试部分
4.4.2 压力测试部分
4.5 本章小结
第5章 突扩截面管流的脉动压力特性分析
5.1 实验步骤
5.2 压力沿程分布特性
5.3 突扩管流的脉动压力特性
5.3.1 同一雷诺数下流体脉动压力特性
5.3.2 不同雷诺数下流体脉动压力特性
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]渐缩突扩式洞塞水力特性的数值模拟研究[J]. 郝亚丰,张法星,冯彦彰. 水电能源科学. 2019(11)
[2]扩张管内流动及其局部损失控制仿真[J]. 冯鲁文. 技术与市场. 2019(11)
[3]突扩间隙比对单通道扩压器内流动力特性影响的试验研究[J]. 吴榕,李亚忠,邱玥,李尚,刘志荣,鲍锋,朱睿. 推进技术. 2020(03)
[4]突扩管内部流体流动性能的数值模拟[J]. 王战辉,张智芳,高勇,李瑞瑞. 化工科技. 2019(03)
[5]突缩突扩式管道消能工能量损失特性研究[J]. 张立新,艾万政. 水电能源科学. 2018(10)
[6]探究流体在圆管突扩局部阻力损失与流速关系[J]. 张沛航. 实验教学与仪器. 2018(05)
[7]充分发展管流中环塞的局部阻力特性[J]. 蔡书鹏,段传伟. 水利与建筑工程学报. 2018(02)
[8]表面活性剂减阻水溶液突扩流的阻力特性[J]. 蔡书鹏,汪志能,段传伟,李丹. 力学学报. 2018(02)
[9]雷诺数和半径比对90°圆弧弯管流动特性的数值研究[J]. 李静,杨俊红,黄涛,韩奎,高琳. 机械科学与技术. 2017(10)
[10]基于大涡模拟的圆管脉动湍流减阻数值分析[J]. 宁涛,顾春伟. 清华大学学报(自然科学版). 2017(05)
硕士论文
[1]水平圆管突扩段油水两相流流场及局部阻力数值模拟[D]. 王雅.西安石油大学 2019
[2]流量控制阀的开度对圆管流压力变化特性影响[D]. 张悦.河北工程大学 2019
[3]表面活性剂对突扩和突缩管流水动力学特性的影响[D]. 段传伟.湖南工业大学 2018
[4]表面活性剂对突扩和突缩流局部阻力特性的改变研究[D]. 罗彬文.湖南工业大学 2016
[5]圆管突扩（缩）局部阻力试验及流场数值模拟[D]. 孙琳.东北农业大学 2010
[6]低雷诺数圆管突扩流场的数值模拟及阻力特性分析[D]. 张蓓.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3704334
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.2 本课题研究的目的与意义
1.3 国内外研究综述
1.4 研究内容与方法
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 研究方法
1.4.3 创新点
1.4.4 技术路线
1.5 本章小结
第2章 流体仿真模拟的理论基础
2.1 流体仿真方法概论
2.1.1 流体仿真简介
2.1.2 Fluent软件简介
2.2 计算模型选择
2.3 流体边界条件
2.3.1 速度入口边界条件
2.3.2 质量出口边界条件
2.3.3 边壁条件
2.3.4 轴边界条件
2.4 计算区域的离散化
2.4.1 求解域离散
2.4.2 控制方程离散
2.5 选定求解算法
2.6 Fluent求解器
2.6.1 Fluent求解器格式
2.6.2 Fluent仿真分析步骤
2.7 本章小结
第3章 流场的仿真模拟分析
3.1 模拟前处理
3.1.1 建立模型
3.1.2 划分网格
3.1.3 方程的离散化
3.2 流场模拟结果分析
3.2.1 突扩管模拟速度分布
3.2.2 突扩管模拟压力分布
3.3 本章小结
第4章 实验系统的搭建
4.1 实验系统设计内容
4.1.1 实验系统设计基本原理
4.1.2 实验系统装置
4.1.3 脉动压力测量孔位分布
4.2 流动进口设计
4.3 流动驱动设计
4.4 测试部分设计
4.4.1 流量测试部分
4.4.2 压力测试部分
4.5 本章小结
第5章 突扩截面管流的脉动压力特性分析
5.1 实验步骤
5.2 压力沿程分布特性
5.3 突扩管流的脉动压力特性
5.3.1 同一雷诺数下流体脉动压力特性
5.3.2 不同雷诺数下流体脉动压力特性
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]渐缩突扩式洞塞水力特性的数值模拟研究[J]. 郝亚丰,张法星,冯彦彰. 水电能源科学. 2019(11)
[2]扩张管内流动及其局部损失控制仿真[J]. 冯鲁文. 技术与市场. 2019(11)
[3]突扩间隙比对单通道扩压器内流动力特性影响的试验研究[J]. 吴榕,李亚忠,邱玥,李尚,刘志荣,鲍锋,朱睿. 推进技术. 2020(03)
[4]突扩管内部流体流动性能的数值模拟[J]. 王战辉,张智芳,高勇,李瑞瑞. 化工科技. 2019(03)
[5]突缩突扩式管道消能工能量损失特性研究[J]. 张立新,艾万政. 水电能源科学. 2018(10)
[6]探究流体在圆管突扩局部阻力损失与流速关系[J]. 张沛航. 实验教学与仪器. 2018(05)
[7]充分发展管流中环塞的局部阻力特性[J]. 蔡书鹏,段传伟. 水利与建筑工程学报. 2018(02)
[8]表面活性剂减阻水溶液突扩流的阻力特性[J]. 蔡书鹏,汪志能,段传伟,李丹. 力学学报. 2018(02)
[9]雷诺数和半径比对90°圆弧弯管流动特性的数值研究[J]. 李静,杨俊红,黄涛,韩奎,高琳. 机械科学与技术. 2017(10)
[10]基于大涡模拟的圆管脉动湍流减阻数值分析[J]. 宁涛,顾春伟. 清华大学学报(自然科学版). 2017(05)
硕士论文
[1]水平圆管突扩段油水两相流流场及局部阻力数值模拟[D]. 王雅.西安石油大学 2019
[2]流量控制阀的开度对圆管流压力变化特性影响[D]. 张悦.河北工程大学 2019
[3]表面活性剂对突扩和突缩管流水动力学特性的影响[D]. 段传伟.湖南工业大学 2018
[4]表面活性剂对突扩和突缩流局部阻力特性的改变研究[D]. 罗彬文.湖南工业大学 2016
[5]圆管突扩（缩）局部阻力试验及流场数值模拟[D]. 孙琳.东北农业大学 2010
[6]低雷诺数圆管突扩流场的数值模拟及阻力特性分析[D]. 张蓓.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3704334
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