本文選題：旋流分離器　切入點：流固耦合　出處：《東北石油大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：旋流分離器在運行過程中,內(nèi)部強旋湍流會使設(shè)備產(chǎn)生振動,設(shè)備振動又會引起流場的振蕩,而振蕩流又進一步作用于設(shè)備上使其產(chǎn)生運動。流體與結(jié)構(gòu)的交互使得內(nèi)部流體的運動規(guī)律發(fā)生變化,對旋流分離器的工作性能產(chǎn)生影響。本文根據(jù)旋流分離器內(nèi)部流動的特點,建立了一套適用于激光多普勒測速的旋流器實驗裝置,運用二維多普勒激光測速系統(tǒng)(LDV)對旋流器的二維流場進行測量研究,得到其不同截面下切向速度與軸向速度的分布規(guī)律。建立了旋流分離器內(nèi)流體域和固體域數(shù)值計算模型,對非耦合條件下旋流分離器內(nèi)流場進行數(shù)值模擬,對大渦模型(LES)中不同SGS模型進行優(yōu)選,分析其在旋流分離器三維流場數(shù)值模擬的適用性。并將雷諾應(yīng)力方法(RSM)和LES模擬結(jié)果進行比較,結(jié)果表明,LES需要較大的計算資源,但具有更高計算精度。在非耦合流場模擬的基礎(chǔ)上,對流固耦合界面數(shù)據(jù)進行傳遞,基于動網(wǎng)格技術(shù),建立旋流分離器雙向耦合計算模型,對振動條件下旋流分離器內(nèi)耦合流場進行數(shù)值模擬。結(jié)合LDV測試結(jié)果,將非耦合和耦合條件下的模擬結(jié)果進行比較,分析耦合條件下,旋流分離器內(nèi)速度,壓力,湍動能,渦量,可解雷諾應(yīng)力及湍流強度等參數(shù)的變化,得到振動耦合對旋流分離器的流場分布規(guī)律的影響。本文研究成果為深入開展旋流器耦合流場的研究,提高旋流器內(nèi)部流場耦合計算的計算精度和計算效率,奠定了基礎(chǔ)�？蔀樾髌鲀�(nèi)螺旋流的研究、復(fù)雜湍流的生成機制及類似流體機械的流固耦合模擬提供理論指導(dǎo)。
[Abstract]:During the operation of the cyclone separator, the internal strong swirl turbulence will cause the vibration of the equipment, and the vibration of the equipment will cause the oscillation of the flow field. The oscillatory flow further acts on the device to make it move. The interaction between the fluid and the structure changes the motion of the internal fluid. According to the characteristics of the internal flow of the cyclone separator, a set of experimental equipment for measuring the velocity of the cyclone by laser Doppler is established. The two-dimensional flow field of hydrocyclone is measured by using the two-dimensional Doppler laser velocimetry system (LDV), and the distribution of tangential and axial velocities under different cross-sections is obtained. The numerical models of fluid domain and solid domain in cyclone separator are established. Numerical simulation of flow field in swirl separator under uncoupled conditions is carried out, and different SGS models in large eddy model are selected. The applicability of this method in three-dimensional flow field simulation of cyclone separator is analyzed, and the results of Reynolds stress method (RSM) and LES simulation are compared. The results show that a large amount of computational resources are needed. On the basis of the uncoupled flow field simulation, the convection-solid coupling interface data are transferred, and the bidirectional coupling calculation model of the cyclone separator is established based on the dynamic grid technology. Numerical simulation of coupled flow field in cyclone separator under vibration condition is carried out. Combined with the results of LDV test, the simulation results under uncoupled and coupling conditions are compared, and the velocity, pressure and turbulent kinetic energy in the cyclone separator are analyzed under coupling conditions. The effects of vibration coupling on the flow field distribution of swirl separator are obtained by the variation of vorticity, solvable Reynolds stress and turbulence intensity. It can provide theoretical guidance for the study of helical flow in hydrocyclone, the generation mechanism of complex turbulence and the fluid-solid coupling simulation of similar fluid machinery.
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ051.8

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本文編號：1644376