作為高速旋轉(zhuǎn)的葉輪機械,離心泵內(nèi)的流體呈現(xiàn)弱可壓特性。傳統(tǒng)的湍流模型采用不可壓縮假設(shè)來達到簡化N-S方程的目的,這是由于壓力變化過小導致密度的變化可以忽略。實際上,流體本身有一定的彈性,在實際流動中呈現(xiàn)出弱可壓的性質(zhì)。研究表明,采用弱可壓縮模型更能反映低馬赫數(shù)時的真實流動狀態(tài),有利于葉輪機械的內(nèi)部流動特性的分析。本文將弱可壓縮流動方程與標準k-ε模型、DES（Detached eddy simulation）模型相結(jié)合,以期更好地揭示離心葉輪的內(nèi)部流動機理。主要工作和研究成果如下:（1）采用弱可壓模型對多彎頭管路泄漏進行數(shù)值模擬,結(jié)果表明采用弱可壓模型可以計算得到泄漏管路內(nèi)部的負壓波傳遞現(xiàn)象,其傳遞規(guī)律與實驗符合。通過分析彎頭內(nèi)各截面的速度分布及其對負壓波前緣的影響,發(fā)現(xiàn)彎頭內(nèi)渦與波的相互作用現(xiàn)象。結(jié)合湍流粘度及湍動頻率分析,揭示了彎頭內(nèi)的高粘滯力與脈動量頻率加快了流元的體積壓縮和膨脹,造成負壓波在彎頭的傳遞速度大于直管。通過控制組分析各彎頭參數(shù)對負壓波傳遞特性的影響,提出了負壓波泄漏定位法中的彎頭當量長度的計算公式,進一步驗證了弱可壓模型的適用性。（2）將弱可壓模型應(yīng)用于離心葉輪的數(shù)... 

【文章頁數(shù)】：104 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
    1.2 管道泄漏中弱可壓模型的研究進展
    1.3 離心泵內(nèi)部弱可壓方法的研究進展
    1.4 論文主要研究內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)
        1.4.1 數(shù)值模擬
        1.4.2 實驗研究
        1.4.3 論文結(jié)構(gòu)
    1.5 本章小結(jié)
第二章 離心泵內(nèi)數(shù)值研究方法
    2.1 RANS模型
        2.1.1 標準k-ε模型
        2.1.2 SST模型
    2.2 LES模型
        2.2.1 LES模型的基本控制方程
        2.2.2 動態(tài)亞格子應(yīng)力模式
    2.3 DES模型
    2.4 基于弱可壓的湍流模型修正
        2.4.1 弱可壓模型的原理
        2.4.2 弱可壓模型的實現(xiàn)
    2.5 本章小結(jié)
第三章 基于弱可壓模型的管道泄漏負壓波法定位研究
    3.1 弱可壓模型在管道泄漏中的實現(xiàn)邏輯及方式
    3.2 多彎頭管道泄漏數(shù)值模擬及流場分析
        3.2.1 多彎頭管道的幾何模型
        3.2.2 弱可壓模型的模擬驗證及分析
    3.3 負壓波泄漏定位法中的彎頭當量修正
    3.4 本章小結(jié)
第四章 基于弱可壓模型的離心葉輪內(nèi)部定常流動分析
    4.1 計算模型及邊界條件
        4.1.1 離心泵參數(shù)
        4.1.2 網(wǎng)格劃分與邊界條件
    4.2 不同流量工況下離心葉輪內(nèi)部定常流動結(jié)果分析
        4.2.1 不同流量工況下?lián)P程及密度驗證
        4.2.2 葉輪中截面流場結(jié)構(gòu)信息對比分析
        4.2.3 葉輪中截面渦旋發(fā)展對比分析
        4.2.4 葉輪中截面流場能量耗散對比分析
        4.2.5 葉輪出口圓周方向的流動特性對比分析
    4.3 設(shè)計工況下不同轉(zhuǎn)速對離心葉輪內(nèi)部定常流動分析
        4.3.1 不同轉(zhuǎn)速的揚程及密度驗證
        4.3.2 轉(zhuǎn)速對中截面速度場的影響分析
        4.3.3 轉(zhuǎn)速對中截面壓力場的影響分析
        4.3.4 轉(zhuǎn)速對中截面湍動能的影響分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 基于弱可壓模型的離心葉輪內(nèi)部非定常流動分析
    5.1 邊界條件及監(jiān)測點的設(shè)置
    5.2 充分發(fā)展后流道內(nèi)流場計算結(jié)果分析
        5.2.1 流場結(jié)構(gòu)信息對比分析
        5.2.2 流場旋渦發(fā)展過程對比分析
    5.3 流道出口監(jiān)測點壓力脈動分析
        5.3.1 流道出口靜壓分析
        5.3.2 流道出口壓力脈動頻域分析
    5.4 葉輪出口發(fā)展段監(jiān)測點分析
        5.4.1 靜壓分析
        5.4.2 壓力脈動頻域分析
        5.4.3 壓力脈動系數(shù)分析
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 研究總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間的研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3651011