發(fā)布時(shí)間：2020-11-21 16:33

　　 水力空化能具有無(wú)污染、效率高、瞬間能量釋放大的優(yōu)點(diǎn),文丘里管作為典型的水力空化元件,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作時(shí)無(wú)需外部能量輸入,安全耐用,應(yīng)用于石油化工、煤化工和核工業(yè)等行業(yè)。本文針對(duì)某核電設(shè)備文丘里管穩(wěn)流裝置,基于Zwart空化模型和Realizable 模型,采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法(CFD),使用FLUENT軟件,結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)的研究成果,研究穩(wěn)流工作的文丘里管的空化流體動(dòng)力學(xué)特性和穩(wěn)流特性規(guī)律。文丘里管的數(shù)值計(jì)算流量值與已有實(shí)際流量值吻合較好,誤差在5.5%以內(nèi)。文丘里管穩(wěn)流流量隨管路壓差的增大而增大,文丘里管對(duì)于流量增長(zhǎng)波動(dòng)有明顯的穩(wěn)定控制作用,且空化相變是管路穩(wěn)流的根本原因。文丘里管喉部管徑是文丘里管的關(guān)鍵幾何尺寸,管徑越小,文丘里管對(duì)流量增長(zhǎng)波動(dòng)反應(yīng)越敏感,水流量增長(zhǎng)幅度越小,穩(wěn)流效果越好。文丘里管喉部長(zhǎng)度主要影響穩(wěn)流作用的靈敏性,喉部長(zhǎng)度越小,文丘里管對(duì)流量增長(zhǎng)波動(dòng)反應(yīng)越敏感,穩(wěn)流作用啟動(dòng)更及時(shí)。文丘里管的壓力工況影響空化相變的產(chǎn)生,低壓工況下,文丘里管的空化穩(wěn)流靈敏性更好;高壓工況下,穩(wěn)流作用時(shí)流量變化更穩(wěn)定。文丘里管內(nèi)表面的粗糙度影響管路整體流動(dòng)及文丘里管空化穩(wěn)流作用。較小的管壁Ra值促進(jìn)空化的發(fā)展,有利于空化初生,提高空化穩(wěn)流作用靈敏性且流動(dòng)更穩(wěn)定。水流溫度范圍為5℃～90℃,15℃～30℃時(shí),水流含氣量起主導(dǎo)影響作用,而在其他溫度區(qū)間時(shí),水流的飽和蒸氣壓的作用更明顯。本文采用數(shù)值模擬的方法研究文丘里管的空化穩(wěn)流特性,研究成果對(duì)于文丘里管在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用與設(shè)計(jì)提供一定的理論依據(jù),具有較強(qiáng)的理論參考價(jià)值和實(shí)際工程意義。
【學(xué)位單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH89
【部分圖文】：

值計(jì)算方法，相當(dāng)多的商用ＣＦＤ軟件使用的是有限體積法??對(duì)于計(jì)算域空化流場(chǎng)的計(jì)算，無(wú)論瞬態(tài)還是穩(wěn)態(tài)的ＣＦＤ求解計(jì)算，整個(gè)計(jì)??算過(guò)程的主要求解步驟如圖１－２所示。??建立計(jì)算流體域模型ｓ劃分網(wǎng)格??網(wǎng)格文件導(dǎo)入軟件并檢查網(wǎng)格文件??設(shè)置求解器??確定流動(dòng)類型以及選擇計(jì)算求解模型??根據(jù)工況設(shè)置流體相物性參數(shù)??設(shè)置邊界條件與邊界區(qū)域類型??設(shè)置計(jì)算控制條件參數(shù)和物性參數(shù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)??計(jì)算初始化??求解計(jì)算??計(jì)算結(jié)果保存和后處理??圖１－２數(shù)值計(jì)算一般步驟??Ｆｉｇ．?１－２?Ｇｅｎｅｒａｌ?ｓｔｅｐｓ?ｏｆ?ｎｕｍｅｒｉｃａｌ?ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ??１．５主要研究?jī)?nèi)容??文丘里管主要結(jié)構(gòu)包括喉部、漸縮管、漸擴(kuò)管等部分。所選取的影響空化穩(wěn)??流效應(yīng)的因素主要有喉部管徑和長(zhǎng)度、管壁粗糙度、水體溫度以及壓力條件。??本次研宄課題采用計(jì)算流體力學(xué)技術(shù)（ＣＦＤ）技術(shù)，使用ＦＬＵＥＮＴ軟件實(shí)現(xiàn)文??８??

３．１．１文丘里管尺寸??文丘里管屬于變徑管，管路各部分管徑不同，主要結(jié)構(gòu)包括喉部、漸縮管和??漸擴(kuò)管等部分。文丘里管的具體外形尺寸如圖３－１所示，喉部直徑＃＝８．６１ｍｍ。???３０４．８???１?２４???ｔ２丄－??圖３－１文丘里管外形尺寸??Ｆｉｇ．?３－１?Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｒａｗｉｎｇ?ｏｆ?Ｖｅｎｔｕｒｉ?ｔｕｂｅ??３．１．２計(jì)算域模型建立??壓｜?｜菊縮管?－級(jí)漸擴(kuò)管－麵擴(kuò)官？?１壓??力?Ｙ?（?／?／?喉部?／???＾一＾一力??入出??□ｊｊ?ｘ??｜〇??圖３－２文丘里管模型??Ｆｉｇ．３－２?Ｖｅｎｔｕｒｉ?ｔｕｂｅ?ｍｏｄｅｌ??文丘里管為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，管路流場(chǎng)上下部分具有回轉(zhuǎn)對(duì)稱關(guān)系。再考慮計(jì)??算成本和計(jì)算收斂性后，采用二維模型方法進(jìn)行計(jì)算域的建模，沿管路中心軸??線將截面的上半部分作為計(jì)算域模型，如圖３－２所示，管路結(jié)構(gòu)包括入口、出??２６??

３．１．１文丘里管尺寸??文丘里管屬于變徑管，管路各部分管徑不同，主要結(jié)構(gòu)包括喉部、漸縮管和??漸擴(kuò)管等部分。文丘里管的具體外形尺寸如圖３－１所示，喉部直徑＃＝８．６１ｍｍ。???３０４．８???１?２４???ｔ２丄－??圖３－１文丘里管外形尺寸??Ｆｉｇ．?３－１?Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｒａｗｉｎｇ?ｏｆ?Ｖｅｎｔｕｒｉ?ｔｕｂｅ??３．１．２計(jì)算域模型建立??壓｜?｜菊縮管?－級(jí)漸擴(kuò)管－麵擴(kuò)官？?１壓??力?Ｙ?（?／?／?喉部?／???＾一＾一力??入出??□ｊｊ?ｘ??｜〇??圖３－２文丘里管模型??Ｆｉｇ．３－２?Ｖｅｎｔｕｒｉ?ｔｕｂｅ?ｍｏｄｅｌ??文丘里管為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，管路流場(chǎng)上下部分具有回轉(zhuǎn)對(duì)稱關(guān)系。再考慮計(jì)??算成本和計(jì)算收斂性后，采用二維模型方法進(jìn)行計(jì)算域的建模，沿管路中心軸??線將截面的上半部分作為計(jì)算域模型，如圖３－２所示，管路結(jié)構(gòu)包括入口、出??２６??
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本文編號(hào)：2893288