基于三维动网格的高温蒸汽增压组件增压流场特性研究

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1、工学硕士学位论文基于三维动网格的高温蒸汽增压组件增压流场特性研究王渤鑫哈尔滨理工大学2015年3月国内图书分类号：TH321工学硕士学位论文基于三维动网格的高温蒸汽增压组件增压流场特性研究硕士研究生：王渤鑫导师：吴博申请学位级别：工学硕士学科、专业：车辆工程所在单位：机械动力工程学院答辩日期：2015年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：TH321DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringResearchontheFlowCharacteristicsofHigh-temperatureSt

2、eamPressurizedComponentBasedonThree-dimensionDynamicMeshCandidate：WangBoxinSupervisor：WuBoAcademicDegreeAppliedfor：VehicleEngineeringSpecialty：VehicleEngineeringDateofOralExamination：March,2015University：HarbinUniversityofScienceandTechnology哈尔滨理工大学硕±学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕生学位论文《基于

3、Ｈ维动网格的高温蒸汽增压组件増压流场特性研巧》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕±学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人己发表或撰写过的研巧成果。对本文研巧工作做出贡献的个人和集体，均已在文中レッ明确方式注明。本声明的法律结将完全由本人承担。＾作者签名：日期：＞］：年；月曰＾哈尔滨理工大学硕±学位论文使用授权书《基于兰维动网格的高温蒸汽增压组件增压流场特性研究》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕±学位期间在导师指导下完成的硕ｉ学位论文。本论文的研究成果归。哈尔滨理工大学所有，本论文

4、的研究内容不得其它单位的名义发表本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部ｎ提交论文和电子版本，允许论文被查闻和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可抖采用影？ｒ印，可Ｗ公布论文的全部或部分内容。、缩印或其他复制手段保存论文本学位论文属于保密，在年解密后适用授权书。不保密□。（请在上相应方框内打Ｖ）＾！作者签名：日期苗Ｘ年＾月０＾■＾导师签名：４曰期戶ｒ年月若＾哈尔滨理工大学工学硕士学位论文基于三维动网格的高温蒸汽增压组件增压流场特性研究摘要高温蒸汽增压泵是一种能实现高温蒸汽增压功能

5、的往复式泵，在冶金、烟草、石油等行业得到了广泛应用。目前，随着冶金工业和机械制造业的迅猛发展，对高温蒸汽增压泵的需求越来越大，并对泵的增压性能要求越来越高。为了提高高温蒸汽增压泵的增压性能，本文对高温蒸汽增压泵的关键部件—增压组件的增压性能展开了研究。本文基于有限体积法和三维动网格技术，采用扫略法，四面体法和铺层法，建立了高温增压蒸汽三维动网格模型。基于计算流体力学相关理论，建立了高温增压蒸汽流体控制方程，高温增压蒸汽状态方程和高温增压蒸汽湍流控制方程。三维动网格模型和控制方程的建立，为高温增压蒸汽流场特性数值计算奠定了模型基础和理论依据。本文基于有限元理论，采

6、用三维耦合算法，对高温增压蒸汽的压力场、温度场和速度场进行了数值模拟计算，并揭示了高温增压蒸汽增压流场的变化规律。对于高温增压蒸汽压力场，在增压过程中，增压率逐渐增大，最终增压率为12.83MPa/s。对于温度场，高温增压蒸汽温度随活塞压缩运动而逐渐增大，增压结束时的温度增量为205K；增压初始阶段，温度增长率为60K/s，增压末期温度增长率为1200K/s。由于增压末期蒸汽的分子运动比增压初期更加剧烈，导致增压末期的温度增长率远远大于增压初期的增长率。对于速度场，在增压初期，伴随活塞的压缩运动，增压气体的体积逐渐减小，分子运动加剧，气体的流速增大；在增压的中后

7、期，由于气体分子运动速度过大，导致高温增压蒸汽流速高达0.67m/s，且流线变得杂乱无章，出现湍流现象。本文关于高温增压蒸汽增压过程的压力场、温度场和速度场变化规律的研究，对优化设计高温蒸汽增压组件和提高高温蒸汽增压泵的性能具有一定的理论意义和实用价值，为实现高温蒸汽泵的产品化奠定了一定的基础。关键词蒸汽增压泵；增压组件；流场特性；三维动网格；数值模拟-I-哈尔滨理工大学工学硕士学位论文ResearchontheFlowCharacteristicsofHigh-temperatureSteamPressurizedComponentBasedonThree-d

8、imensionDyna