高铁轴承试验台粉尘箱内气固两相流动的数值分析

摘要

为了实现高速铁路轴承自主化制造，打破国外企业的技术垄断，满足高速铁路发展的需要，迫切需要研制大型高速铁路轴承试验台，对轴承的各项性能进行测试和验证。本文主要对高铁轴承防粉尘性能试验台密封箱内气固两相流动进行仿真分析，重点对粉尘箱内粉尘颗粒分布情况进行考察和研究，为轴承实验提供理论性指导。
　　本文首先分析了高铁轴承试验台及气固两相流的国内外发展现状，结合试验台的实际工作条件及其内部结构，对其进行合理简化，并采用 Fluent前处理软件 Gambit建立几何模型；其次采用 Fluent软件提供的湍流模型、颗粒运动轨迹模型对圆形箱体粉尘箱内气相流流场及不同粒径的粉尘颗粒运动情况进行分析；然后通过对入射速度、箱体形状、入射角度、出入口位置等四个方面对圆形箱体粉尘进行改进，并对改进后的方案进行气固两相分析，以粉尘颗粒在箱体内部及轴承周围分布的均匀性和与轴承碰撞时速度的大小为指标，对比了不同方案的优缺点；最后采用 Fluent软件提供双流体模型对圆形箱体粉尘箱内的流场进行进一步的分析，研究粉尘箱内部流体的速度及粉尘颗粒的体积分数随时间的变化状况。
　　分析表明采用湍流模型、颗粒运动轨迹及双流体模型能够详细、直观地模拟轴承试验台粉尘箱内粉尘颗粒的分布状况。本文的分析结果可以为轴承试验台的设计和改进提供理论性和数据支持。

目录

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2高铁轴承试验台的研究现状

1.3气固两相流研究现状

1.4本文研究内容

第2章 气固两相分析的理论基础

2.1 CFD理论和FLUENT软件概述

2.2湍流模型

2.3颗粒运动轨迹模型

2.4气固两相流动的双流体模型

2.5本章小结

第3章 气固两相流的初步分析

3.1箱体结构对颗粒分布的影响

3.2射流速度对粉尘分布的影响

3.3本章小结

第4章 气固两相流稳态分析

4.1气固两相流耦合分析

4.2射流速度对两相流的影响

4.3箱体结构对两相流的影响

4.4射流角度对两相流的影响

4.5出入口位置对两相流的影响

4.6本章小结

第5章 气固两相流瞬态分析

5.1计算模型与边界条件

5.2仿真结果分析

5.3本章小结

第6章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果