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平椭圆弯管冲蚀磨损数值模拟

石油机械 2022年第1期50卷 137-144页

作者：莫丽郭振兴西南石油大学机电工程学院

为了研究天然气运输过程中含砂气体对弯管的冲蚀磨损特性并提高弯管的耐磨性,在充分分析圆管流体冲蚀特性的基础上提出了平椭圆管道。利用气固两相流冲蚀方程对平椭圆管道弯头进行冲蚀磨损分析,研究了不同长宽比的平椭圆管道的冲蚀速率... 详细信息

为了研究天然气运输过程中含砂气体对弯管的冲蚀磨损特性并提高弯管的耐磨性,在充分分析圆管流体冲蚀特性的基础上提出了平椭圆管道。利用气固两相流冲蚀方程对平椭圆管道弯头进行冲蚀磨损分析,研究了不同长宽比的平椭圆管道的冲蚀速率和冲蚀区域形状,从中优选出合适的长宽比,并分析了不同质量流量、不同粒子直径及不同气体流速等工况下粒子对管道冲蚀的影响。分析结果表明:相比于普通圆管,平椭圆管能明显降低最大冲蚀速率,随着平椭圆管长宽比的增大,最大冲蚀速率逐渐下降;当长宽比达到1.4后,最大冲蚀速率下降的速度明显降低,因此认为平椭圆管最适宜的长宽比为1.4,此时最大冲蚀速率下降了21.9%;当粒子直径增大时,平椭圆管弯头处的最大冲蚀速率先升高、后降低、再升高,冲蚀区域基本保持不变。所得结论可为平椭圆弯管抗冲蚀措施的制定提供参考。

关键词：平椭圆管道冲蚀速率 rng k-ε模型气固两相流长宽比

基于CFD模拟的全逆流混合澄清槽流场计算与参数优化

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基于CFD模拟的全逆流混合澄清槽流场计算与参数优化

作者：张明航天津大学

学位级别：硕士

全逆流混合澄清槽是一种萃取设备,在乏燃料处理、稀土分离、湿法冶金等行业具有广泛的应用。但是,由于其流场的复杂性,导致流动机理的研究一直进展缓慢,这给相关的设计工作带来了极大困难。计算流体力学(CFD)模拟在流场可视化方面具有... 详细信息

全逆流混合澄清槽是一种萃取设备,在乏燃料处理、稀土分离、湿法冶金等行业具有广泛的应用。但是,由于其流场的复杂性,导致流动机理的研究一直进展缓慢,这给相关的设计工作带来了极大困难。计算流体力学(CFD)模拟在流场可视化方面具有天然的优势,因此本文基于该方法对全逆流混合澄清槽的流场进行了系统的研究。首先,将rng k-ε模型,Eulerian三相流模型,MRF模型耦合,构建了一种具有普适性的CFD稳态模型,采用该模型模拟了全逆流混合澄清槽稳定运行时的流动状态,模拟结果与实验结果吻合良好。其次,基于该稳态模型对全逆流混合澄清槽的相分布进行了分析,得到了液滴粒径与相分布的关系;利用Gauss函数对压力场进行了拟合,得到了压力与相分布的函数关系式;对速度场、涡旋分布以及湍动能分布进行了分析,得到了流场中的流动细节。第三,建立了非稳态模型,采用该模型研究了相口处流量的时变特征,并借助快速傅里叶变换确定了其周期值,最后结合矢量图探索了周期性的成因,即根本原因来自于相口涡旋导致的动能再分配。最后,对全逆流混合澄清槽的结构及操作条件进行了优化,研究了桨型对混合室流场的影响,对比了流场的相分布、速度分布、轴功率等参数,发现径向流和混合流搅拌桨更适合本设备;研究了搅拌桨安装参数对流场的影响,确定了最佳的安装高度、桨叶间距;研究了不同转速及进料比下对流场的影响,发现转速为300 rpm,进料比为3:1的情况下流场具有最好的相分布。综上所述,本文借助CFD模拟将全逆流混合澄清槽的流场可视化,并对流场中的相关变量进行了考察,得到了其相分布与流动形态;在此基础上,对其结构与操作条件进行了优化,确定了最佳参数;这项工作将从理论层面对设计人员提供指导,具有重大意义。

关键词：全逆流混合澄清槽 CFD rng k-ε模型 Eulerian模型 MRF模型快速傅里叶变换

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气相反应器空置状态配风流场模拟研究

设备监理 2022年第4期 65-70页

作者：陈志敏中国石化工程建设有限公司北京100101

为研究气相反应器空置状态配风流场特征,采用rng k-ε湍流模型对其进行数值模拟。针对气相反应器流场的复杂性和局部多边形的特点,利用FLUENT的前处理软件GAMBIT来生成网格。对网格进行了网格无关性考核,确定了比较合理的网格数。实验... 详细信息

为研究气相反应器空置状态配风流场特征,采用rng k-ε湍流模型对其进行数值模拟。针对气相反应器流场的复杂性和局部多边形的特点,利用FLUENT的前处理软件GAMBIT来生成网格。对网格进行了网格无关性考核,确定了比较合理的网格数。实验结果展示了流场速度分布特征、流场湍流结构和压力场分布特征。经过对比反应器的静压分布规律数值模拟值与理论值,证实了所选的湍流模型是可靠的。本研究结果为气相反应器的设计与制造提供了参考。

关键词：气相反应器数值模拟 rng k-ε模型气相分布板

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大型泵站双向进水流道三维湍流数值分析

治淮 2023年第12期 25-27页

作者：仲召伟房伟胡林生胡红胜淮安市水利勘测设计研究院有限公司江苏淮安223001

运用CFD商用软件对大型泵站双向进出水流道立式轴流泵装置进行了三维湍流流动和水力性能模拟,分析泵装置内部的流场和水力性能。结果表明:双向泵站进水流道逆水侧存在回流区,靠近喇叭管的近壁处有涡带产生,极易被叶轮室吸入,加剧水泵机... 详细信息

运用CFD商用软件对大型泵站双向进出水流道立式轴流泵装置进行了三维湍流流动和水力性能模拟,分析泵装置内部的流场和水力性能。结果表明:双向泵站进水流道逆水侧存在回流区,靠近喇叭管的近壁处有涡带产生,极易被叶轮室吸入,加剧水泵机组震动;出水流道进水流速不均匀,流态紊乱,且有旋涡产生,水力损失显著增大,进而降低了整个泵装置性能。

关键词：双向进水流道数值模拟 rng k-ε模型水力损失

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燕尾坎水舌冲击特性试验及数值仿真研究

水资源与水工程学报 2021年第6期32卷 125-133页

作者：马斌叶星宇缑文娟王孝群王宇航天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300350 河北工程大学水利水电学院河北邯郸056038 河北省智慧水利重点实验室河北邯郸056038

泄洪防冲消能设计是水利工程设计中的重要技术问题。采用水工模型试验和数值模拟相结合的方法对连续坎和燕尾坎的水力特性进行了对比。主要研究内容包括两种挑坎的水舌运动特性、水垫塘底板动水压强分布及其扩散特性、rng k-ε湍流模型... 详细信息

泄洪防冲消能设计是水利工程设计中的重要技术问题。采用水工模型试验和数值模拟相结合的方法对连续坎和燕尾坎的水力特性进行了对比。主要研究内容包括两种挑坎的水舌运动特性、水垫塘底板动水压强分布及其扩散特性、rng k-ε湍流模型求解脉动荷载的可行性。研究结果表明:rng k-ε湍流模型对于连续坎和燕尾坎的水舌形态、水垫塘底板时均压强、不同工况下水垫塘底板脉动均方根的变化规律均可达到较高的模拟精度;相比于连续坎,燕尾坎对于水舌的纵向拉伸效果明显,水垫塘冲击区范围扩大,底板上的时均压强与脉动压强均方根峰值均向上游移动且大幅度减小,荷载集中程度减弱。

关键词：挑流消能模型试验燕尾坎水垫塘 rng k-ε模型

非能动余热排出系统换热特性研究及相关湍流模型评价

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核科学与工程 2021年第4期41卷 720-726页

作者：张盼赵传奇潘昕怿胡文超钱晓明生态环境部核与辐射安全中心北京100082

在全厂断电事故下,非能动核电厂的非能动余热排出热交换器(PRHRHX)将大多数的堆芯衰变热带出至内置换料水箱(IRWST),但PRHRHX属于大型非稳态热交换器,其传热机理十分复杂。为了弄清PRHR HX的换热特性,文章针对非能动堆芯冷却系统整体性... 详细信息

在全厂断电事故下,非能动核电厂的非能动余热排出热交换器(PRHRHX)将大多数的堆芯衰变热带出至内置换料水箱(IRWST),但PRHRHX属于大型非稳态热交换器,其传热机理十分复杂。为了弄清PRHR HX的换热特性,文章针对非能动堆芯冷却系统整体性能试验装置(ACME)上的PRHR系统,利用CFD方法开展数值计算,并与试验结果进行对比分析。结果发现:IRWST内沿垂直高度方向上存在明显的热分层现象,且温度沿径向方向趋于均匀分布。但SST湍流模型的计算结果要优于rng k-ε模型,并与试验结果吻合良好;在IRWST底部区域,温度始终处于初始状态,在传热管下部水平段区域,温度上升较为明显,但高于该区域,温度上升又变得平缓,在传热管上部水平段区域,温度上升十分明显;在整个换热进程中,C型传热管的上部水平段带出了绝大部分的热量,而竖直段和下部水平段只带出了余下的少部分热量。

关键词： PRHR HX SST模型 rng k-ε模型热分层数值模拟

基于PIV测试的离心式螺旋泵内部流动特性研究

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农机化研究 2021年第5期43卷 208-211页

作者：吴董炯阮观强上海电机学院上海201306

针对离心式螺旋泵内部流动特性研究不够深入的问题,基于PIV测试技术对离心式螺旋泵的内部流动特性进行了研究。泵分为外部结构和内部结构,外部结构组成为进口法兰、吸入壳体、出口法兰和泵轴,内部结构组成为螺旋段和离心段。利用速度三... 详细信息

针对离心式螺旋泵内部流动特性研究不够深入的问题,基于PIV测试技术对离心式螺旋泵的内部流动特性进行了研究。泵分为外部结构和内部结构,外部结构组成为进口法兰、吸入壳体、出口法兰和泵轴,内部结构组成为螺旋段和离心段。利用速度三角形,对连续性流体建立rng k-ε模型,固相颗粒采用拉格朗日坐标系和欧拉坐标系,对介质的流场进行计算。试验结果表明,得出了泵内部流场状态为:叶片出口处为高速区,湍流强度较大;叶片入口处为低速区,湍流强度较小。

关键词：粒子图像测速离心式螺旋泵内部流动特性 rng k-ε模型

弯道水流调整池对流态改善情况的数值模拟研究

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弯道水流调整池对流态改善情况的数值模拟研究

作者：张郑凡郑州大学

学位级别：硕士

在实际工程中减少弯道水流对凹岸的冲刷破坏、减弱弯道水流的横向环流以加快弯道后直道段的水流尽快回归平稳,是在工程设计中需要考虑的问题。对此,国内外的许多专家学者都做了大量的尝试。弯道水流调整池是一种调整效果好、结构体型简... 详细信息

在实际工程中减少弯道水流对凹岸的冲刷破坏、减弱弯道水流的横向环流以加快弯道后直道段的水流尽快回归平稳,是在工程设计中需要考虑的问题。对此,国内外的许多专家学者都做了大量的尝试。弯道水流调整池是一种调整效果好、结构体型简单、施工方便、易于维护的改善弯道水流流态的更有效措施。目前已经在南湾水库溢洪道尾水渠弯道上实施。但关于弯道水流调整池对弯道水流的调整规律性还有必要进行进一步研究,以便为同类工程应用提供设计依据。本文采用数值模拟的方法研究了弯道水流调整池相关参数的变化对弯道水流改善的效果影响及其尺寸优化。首先选用rng k-?湍流模型,同时采用控制体积法离散控制方程,并使用VOF法追踪自由液面,对于压力场与速度场的计算本文采用PISO法。在此基础上本文主要做了以下工作1.对弯道水流调整池的可行性进行了研究;2.对同弯角度、不同纵向坡度的情况下,模拟了分析了弯道水流流态的变化,由此得到调整池在不同条件下对弯道横向水面比降的改善、消能、以及对横向环流翻滚情况的影响;3.通过模拟分析,同时结合实际工程的需要,选取适宜的参数变化区间,给出了改善效果较好的调整池参数。本论文的主要结论:1.弯道水流调整池无论是在改善自由液面坡降还是减轻液面的旋转翻滚情况均能达到一个较好的效果。2.弯道水流对调整池的深度要求不高,弯道纵向坡度越大,对调整池的深度越“敏感”。即弯道纵向坡度越大,实际需要的调整池深度可以适当的减小。3.弯道纵向坡度越大的弯道所需的弯道水流调整池长度越长。4.调整池的位置对弯道自由液面评价高度,也即对液面坡降改善的影响不大,通常位置因素只影响弯道横向环流情况。5.同纵坡坡度下弯道弯角的大小对最佳弯道水流调整池深度的选择区间的影响不大。6.同纵坡坡度下弯道弯角越大对弯道水流调整池最佳长度区间的需求通常越小。7.与常规消力池相比,弯道水流调整池的消能率较小。

关键词：弯道水流调整池 VOF法 rng k-ε模型流态改善评价标尺

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旋风分离器内部湍流流场数值模拟研究

旋风分离器内部湍流流场数值模拟研究

作者：杨继超辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

前人对于旋风分离器性能优化已经做了大量的研究工作,得出了许多经验和结论。为了进一步提高旋风分离器的分离效率,本文在分析传统旋风分离器内部流场的基础上,提出了改进型的旋风分离器的结构形式。通过两种湍流方程的对比,确定利用rng... 详细信息

前人对于旋风分离器性能优化已经做了大量的研究工作,得出了许多经验和结论。为了进一步提高旋风分离器的分离效率,本文在分析传统旋风分离器内部流场的基础上,提出了改进型的旋风分离器的结构形式。通过两种湍流方程的对比,确定利用rng k-ε湍流方程联立连续性方程和动量方程,在交错网格上用simple算法求解。通过分析改进型旋风分离器的数值模拟结果,研究发现： 1.改进型旋风分离器内部流场分布均匀,内部涡旋的数量较少,并且影响范围较小。中心处的低压柱状区域基本上维持在Z轴附近,没有像常规旋风分离器那样出现偏离。 2.流场规律性明显,特别是在横截面方向以及纵向方向上,没有像常规旋风分离器那样明显的近壁紊乱流体区域。湍流动能递变规律明显。 3.改进型旋风分离器分离对细小颗粒的分离效率有所提高,缩短了分离时间。保证了颗粒物按照粒径大小分布的有效分离。

关键词：旋风分离器数值模拟湍流模型 rng k-ε模型 Reynolds Stress湍流