化工过程机械硕士论文-蒸汽蓄热器喷嘴的cfd研究及结构优化

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1、南昌大学硕士学位论文蒸汽蓄热器喷嘴的CFD研究及结构优化姓名：邢承治申请学位级别：硕士专业：化工过程机械指导教师：胡兆吉20071201摘．要摘要蒸汽蓄热器是一种发展潜力巨大的节能设备，其蓄热性能体现在其核心构件一蒸汽喷嘴上，蒸汽蓄热器喷嘴与蒸汽喷射器内的喷嘴相似，都是用来降压增速的流体机械。本文通过对蒸汽喷嘴的工况分析，对蒸汽喷嘴进行结构设计，并利用Fluent软件平台对其内部流场进行数值模拟分析，在此基础上实现结构优化，以提高蒸汽喷嘴的喷射效率。本文对蒸汽蓄热器喷嘴的技术革新及蒸汽蓄热器的推广应用具有一定的指导意义和借鉴价值。主要研究工作如下：(1)查阅了大量的国内外相关文献，

2、针对国内蒸汽蓄热器喷嘴研究滞后，仅有少量文献局限于实验研究的状况，提出在CFD环境下通过数值模拟分析进行结构优化。(2)通过对蒸汽蓄热器充汽阶段对流传质传热过程的热水力特性研究，确定喷嘴出口的蒸汽流速度是蒸汽蓄热器内水体紊流扰动主要强制驱动力，是蓄热效率的主要影响参数。(3)对喷嘴结构进行分析，确定Laval喷嘴是最佳结构并在此基础上进行结构设计，简化模型，建立几何模型进行网格划分。(4)比较分析各种湍流模型，确定最适应模型，选择适当的离散格式，并进行相应的边界参数设定，使数值模拟尽量接近实际工况，反映喷嘴内部蒸汽的真实流动规律。(5)调整参数对喷嘴流场进行大量数值模拟，对模拟结果

3、进行类比分析，提出喷嘴结构进行优化设计。关键词：蒸汽蓄热；laval喷嘴；CFD；马赫数；结构优化Abstr解tABSTRACTSteamaccumulatorisasavingenergyequipmentwithgreatdevelopingpotential，itsheataccttmulationcapabilityliesinitskeycomponent-steaminjector．Justlikethenozzleinsteamejector,thesteaminjector-afluidmachinetoincreasethevelocitybydecreasing

4、pressure．Steaminjectorstructuraldesigniscompletedbasedontheanalysisonworkingperformanceofthesteaminjectorandnumericalsimulationstudyoninteriorflowfieldisaccomplishedusingfluentsoftware．Basedonaboveanalysis，thesteaminjectorstructuraloptimizationiscompletedinordertoimprovethesteaminjectioneffici

5、ency．Thisresearchhasaguidingeffectnotonlytotechnicalrenovationofsteaminjectorbutalsotospreadandapplicationofsteamaccumulator．Themainresearchworkiscomposedasfollowings：1)ManyreferencesWasconsultedathomeandabroad，facingthisfactthatdomesticstudyonsteaminjectorisrelativelyoutdatedandafewreferencei

6、ssimplyrestrictedonexperiment,andthenthemethodispointedoutthatnumericalsimulationanalysisiscarriedOUtinCFDenvironmenttooptimizeitsstructure．21Basedonthestudyonthermalandhydrodynamiccharacteristicintheheataccumulation,thesteamvelocityontheoutlaofsteaminjectoristhemaincompulsiveforcedrivingwater

7、turbulenceandisthekeyparametertoimproveheataccumulationefficiency．3)Basedontheanalysisonsteaminjectorstructure，thelavalinjectorisprovedthebestoneanditsstructuredesignandmodelsimplificationarecompleted，andthengeometrymodelgridiscreated．4