梭锥管水沙两相流场数值模拟及结构优化研究

摘要

梭锥管混浊流体分离装置（简称梭锥管）是一种新型的、无需添加任何化学药剂和外加动力、处理含极细沙（包括粘粒）的水沙两相流分离装置。为了补充和完善水沙分离机理及结构型式优化原则，本文以前人的研究结果为基础，应用理论分析、试验研究和数值模拟相互验证和补充的方法对梭锥管内部水沙两相流场特性及结构型式优化原则进行研究。
　　通过水沙两相流场二维数值模拟，得到结构尺寸相同的梭锥管与普通装置内泥沙静水沉降过程的流速分布和浓度分布规律，并对结果进行分析和对比，揭示了梭锥管在水沙分离效率方面优于普通装置的原因。通过三维数值模拟，对不同进流量、不同进流浓度的均匀沙和非均匀沙梭锥管水沙两相流场进行数值模拟，获得全面详细的梭锥管内部流动特性，并据此，揭示梭锥管水力分离水沙的机理。通过非均匀沙流场的数值模拟，获得了不同粒径的泥沙在梭锥管内的分布规律及其截除率。
　　建立了转角、锥圈倾角、下锥管倾角、锥圈位置及布水管的安装位置不同的30个梭锥管模型，通过二维和三维水沙两相流场数值模拟，对比分析不同模型内的流速场、浓度场的异同点及其对水沙分离效率的影响，从而补充和完善了梭锥管结构型式优化原则，为梭锥管应用于实际和优化其运行工况提供指导。

目录

声明

论文说明

摘要

主要符号说明

第1章 绪论

1．1 课题来源

1．2 本课题的提出及研究意义

1．3 梭锥管的相关研究进展

1．4 基于两相流概念的水沙两相流数值模拟研究现状与分析

1．5 本论文的研究目的及主要内容

第2章 数学模型

2．1 引言

2．2 数学模型

2．3 Mixture模型与Eulerian-Eulerian模型比选

2．4 本章小结

第3章 梭锥管水沙两相流场数值模拟研究

3．1 引言

3．2 计算工况及边界条件

3．3 梭锥管水沙两相流场二维数值模拟

3．4 梭锥管水沙两相流场三维数值模拟

3．5 梭锥管水沙分离机理

3．6 本章小结

第4章 梭锥管结构优化数值模拟研究

4．1 引言

4．2 梭锥管转角

4．3 倾角

4．4 锥圈位置

4．5 布水管

4．6 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 本论文创新点

5．3 不足之处与展望

附录

参考文献

致谢

作者简历