輸油管道添加減阻劑（聚合物或表面活性劑等）輸送是節(jié)能減排的一項(xiàng)重要技術(shù),可用于提高已有輸油管道的輸量或減少輸油管道的動力費(fèi)用。添加減阻劑形成的黏彈性流體湍流流動阻力往往低于原牛頓流體,該湍流減阻現(xiàn)象早在上個(gè)世紀(jì)四十年代就有了相關(guān)報(bào)道,但減阻機(jī)理與伴隨的傳熱弱化機(jī)理目前尚不明確,嚴(yán)重阻礙了添加劑湍流減阻技術(shù)的應(yīng)用。為促進(jìn)和指導(dǎo)該技術(shù)在輸油管道中的應(yīng)用,本文通過直接數(shù)值模擬研究了黏彈性流體各向同性湍流與槽道湍流流動。直接數(shù)值模擬方面,發(fā)展了黏彈性流體各向同性湍流流動與槽道湍流流動的直接數(shù)值模擬方法。采用二階有界MINMOD格式離散黏彈性流體本構(gòu)方程對流項(xiàng),在保證計(jì)算穩(wěn)定性的前提下提高計(jì)算精度。槽道湍流通過修正時(shí)層推進(jìn)過程中的平均壓力梯度來控制流量恒定。對比分析了MINMOD格式與Kurganov-Tadamor格式,發(fā)現(xiàn)MINMOD格式穩(wěn)定性更強(qiáng),計(jì)算效率更高。黏彈性流體各向同性湍流方面,推導(dǎo)并分析了該流動的湍流熱通量輸運(yùn)方程,解釋了黏彈性各向同性湍流傳熱弱化原因,即減阻劑一方面抑制湍流脈動從而減弱對流作用驅(qū)使湍流脈動由高溫向低溫傳熱,另一方面引入了驅(qū)使湍流脈動反向傳熱的彈性應(yīng)力作用,導(dǎo)致... 

【文章來源】：中國石油大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：157 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

非均勻網(wǎng)格系統(tǒng)

正變量, ij fc與, ij Cc之間的函數(shù)關(guān) ,, ,, ,0 1 11 0 or 1ij C Cij C C ij Cij C ij Cc xc x cc c 二階迎風(fēng)二階中心差一階OD 組合格式下規(guī)正變量 與情況下使用二階迎風(fēng)與中心差構(gòu)造張量分量ij ,fc的值介于ij ,DcC，即ij , f ij ,Cc c�？傊褂� M量分量 不會越界。

圖 2.5 初始能譜 4 20E k 0.01k exp 0 .14k條件下 1.5s 時(shí)速度等（u）值線圖Fig. 2.5 Instantaneous contour of velocity, u with the initial energy spectrum,at 1.5s表 2.2 計(jì)算時(shí)間Table 2.2 Calculation time初始能譜 離散格式 (a)λ=0.5s (b)λ=2.0s (c)λ=4.0s (d)λ=MINMOD 15369s 15698s 15235s 158Kurganov-Tadamor 30658s 31256s 30958s 308 4 2k 0.02k exp 0.14kMINMOD 15299s 15512s 15860s 153Kurganov-Tadamor 31121s 31658s 31265s 308 4 2k 0.03k exp 0.14kMINMOD 16125s 15897s 15568s 159Kurganov-Tadamor 發(fā)散 發(fā)散 發(fā)散 發(fā) 4 2k 0.04k exp 0.14kMINMOD 發(fā)散 發(fā)散 發(fā)散 發(fā)Kurganov-Tadamor 發(fā)散 發(fā)散 發(fā)散 發(fā)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]表面活性劑減阻流體傳熱與阻力關(guān)系試驗(yàn)研究[J]. 董正方,顧衛(wèi)國,張紅霞,王德忠.  水動力學(xué)研究與進(jìn)展（A輯）. 2006(04)
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本文編號：2989152