自激吸气脉冲液气射流喷嘴的数值模拟与试验研究

发布时间：2017-08-06 06:04

  本文关键词：自激吸气脉冲液气射流喷嘴的数值模拟与试验研究

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【摘要】：本文针对深水水库库底泥沙处理这一难题,在总结大量国内外相关文献的基础上,提出一种处理深水环境淤积问题的新型自激吸气脉冲液气射流喷嘴,并对其内部流动进行数值模拟,通过室内试验得到其冲击和吸气性能的随参数的变化规律,通过现场试验得出在液气射流作用下,泥沙的悬浮高度、输移距离。论文的研究结论为自激吸气脉冲液气射流技术在水库清淤等实际工程中的应用提供技术支持。第一章综述国内外研究概况,阐述了研究的目的及意义和本文的研究内容,简单介绍了国内外自激脉冲射流技术和水库清淤技术的研究进展及应用概况。第二章为自激吸气脉冲射流的理论研究。主要对自激吸气脉冲射流产生机理、自吸气过程的发生机理的进行理论分析,然后对自激吸气脉冲液气射流的冲蚀原进行分析。第三章采用欧拉液气两相流模型,对水下自激吸气脉冲射流喷嘴内气液两相流动进行数值计算,得到了喷嘴内部流动速度分布、压力分布和气相体积分布,研究了装置吸气后气水两相混合过程。第四章通过室内试验,对喷嘴在模拟水深10m~50m条件下进行冲击性能和冲蚀性能试验,探究了在不同水深下液气射流冲击力的变化规律和径向能量分布,进一步阐述了冲蚀机理;通过现场试验,观察和测试了自激吸气式脉冲射流喷嘴的冲淤效果,并初步分析了液气射流对沙床的作用机理。
【关键词】：自激吸气 液气射流 数值模拟 冲击性能 冲蚀性能 现场试验 水库清淤
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV145
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 研究的背景及意义9-10
• 1.1.1 研究的背景9-10
• 1.1.2 研究的意义10
• 1.2 国内外研究进展10-13
• 1.2.1 自激脉冲射流研究概况10-12
• 1.2.2 水库清淤研究概况12-13
• 1.3 本文的研究内容13-14
• 2 自激吸气脉冲射流理论14-29
• 2.1 水射流技术的概念及分类14
• 2.2 淹没水射流的特性14-19
• 2.2.1 淹没水射流的一般特性15
• 2.2.2 淹没水射流的基本结构参数15-16
• 2.2.3 淹没水射流的动力特性16-17
• 2.2.4 射流的打击力和公式推导17-19
• 2.3 自激吸气脉冲射流内部流动机理研究19-21
• 2.3.1 自激振荡脉冲射流发生机理19-20
• 2.3.2 自吸气脉冲射流发生机理20-21
• 2.4 自吸气脉冲射流冲蚀机理研究21-28
• 2.4.1 吸气对射流轴线速度的影响21-23
• 2.4.2 空气泡在紊流射流中的扩散23-24
• 2.4.3 冲蚀机理的研究24-28
• 2.5 本章小节28-29
• 3 自激吸气脉冲液气射流喷嘴的数值模拟29-45
• 3.1 计算流体动力学（CFD）基础知识29-33
• 3.1.1 计算流体动力学概述29-30
• 3.1.2 CFD研究主要采用的计算方法及特点30-31
• 3.1.3 CFD求解过程31-32
• 3.1.4 FLUENT简介32-33
• 3.2 多相流模型简介33-34
• 3.3 欧拉-欧拉多相流模型34-39
• 3.3.1 体积分数(Volume Fractions)34-35
• 3.3.2 控制方程35-39
• 3.4 网格划分和数值计算39-41
• 3.4.1 网格划分39-40
• 3.4.2 边界条件40
• 3.4.3 数值计算方法40-41
• 3.5 模拟结果分析41-44
• 3.5.1 速度分布的研究41-42
• 3.5.2 压力分布的研究42-43
• 3.5.3 气水混合过程的研究43-44
• 3.6 本章小结44-45
• 4 自激吸气脉冲液气射流喷嘴的试验研究45-60
• 4.1 室内试验45-51
• 4.1.1 试验装置45-47
• 4.1.2 测量仪表与数据采集系统47
• 4.1.3 冲蚀材料的选择47-48
• 4.1.4 试验内容48-49
• 4.1.5 冲击性能分析49-50
• 4.1.6 冲蚀性能分析50-51
• 4.2 现场试验51-59
• 4.2.1 现场试验系统简介51-53
• 4.2.2 试验内容53-54
• 4.2.3 试验结果与分析54-59
• 4.3 本章小结59-60
• 5 结论与展望60-62
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文和参加的科研项目62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 程文,宋策,周孝德;曝气池中气液两相流的数值模拟与实验研究[J];水利学报;2001年12期

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本文编号：628619