湍旋流是自然界與實際工程中廣泛存在的一類流動,自然界中的龍卷風,工程實際中的旋風分離器、強化傳熱管、水力旋流器等裝置中均有旋流的身影,水利工程中利用旋流排沙、排螺、消能等也取得了不錯的效果。研究湍旋流的流動特性不僅具有較高的工程價值,更能夠加深對流體運動的理解。由于湍旋流運動的復雜性,目前數(shù)值模擬的進口條件還多依賴于實驗成果提供,且以簡化的二維軸對稱模擬居多;研究內(nèi)容主要圍繞湍旋流的流場特性及阻力特性展開,能量損失的成果比較少。有鑒于此,本文在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上,采用數(shù)值模擬與理論分析,得到如下成果:(1)對圓管中湍旋流的三維數(shù)值模擬進行了探討:從湍流模式封閉來看,應(yīng)選用更能適合中高旋流強度湍旋流模擬的雷諾應(yīng)力模式;近壁處理方面,非平衡壁函數(shù)比標準壁函數(shù)在旋流這類的復雜流動中更有優(yōu)勢;開發(fā)數(shù)值旋流生成裝置,以實現(xiàn)管道進口處高品質(zhì)旋流的自動生成;網(wǎng)格剖分上,需結(jié)合旋流的流動特點及裝置的結(jié)構(gòu)特點,進行有針對性的布置。驗證計算成果與已有實驗數(shù)據(jù)進行對比,兩者吻合較好。(2)基于總流理論,提出了圓管中湍旋流的總流能量損失計算式。與以往需依據(jù)實驗或原型觀測成果建立的經(jīng)驗計算式不同,該計算式能...

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
1 概述
    1.1 研究背景
        1.1.1 研究范圍
        1.1.2 研究意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 理論分析
        1.2.2 實驗研究
        1.2.3 數(shù)值模擬
    1.3 存在問題
    1.4 本文的主要工作
2 數(shù)學模型及數(shù)值模擬技術(shù)
    2.1 數(shù)學模型
        2.1.1 控制方程
        2.1.2 湍流封閉模式
        2.1.3 近壁處理
        2.1.4 邊界條件
    2.2 數(shù)值計算方法
        2.2.1 旋流數(shù)值生成技術(shù)
        2.2.2 網(wǎng)格生成
        2.2.3 控制方程離散
        2.2.4 離散方程求解
    2.3 驗證計算
    2.4 本章小結(jié)
3 湍旋流運動特性
    3.1 計算方案
    3.2 衰減特性
        3.2.1 旋流強度參數(shù)
        3.2.2 衰減特性
    3.3 流速特性
        3.3.1 回流現(xiàn)象
        3.3.2 切向速度
        3.3.3 軸向速度
    3.4 壓強特性
        3.4.1 結(jié)果分析
        3.4.2 深入討論
    3.5 本章小結(jié)
4 湍旋流阻力及能量損失特性
    4.1 壁面時均切應(yīng)力
    4.2 總流能量損失
        4.2.1 消能率
        4.2.2 統(tǒng)一描述
        4.2.3 動靜液體表面力勢能差
        4.2.4 能量損失系數(shù)
    4.3 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻
附錄
致謝



本文編號：4021797