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《大连理工大学》 2007年
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涡流管性能研究与参数优化

高彦宁  
【摘要】: 涡流管能够把压缩气体分离成冷热两股气流,具有结构简单,工况稳定等优点,广泛应用在天然气冷凝方面。近年来迅速发展的计算流体动力学方法为涡流管内复杂涡旋流动的研究提供了新的手段。但是,关于恰当描述涡流管内流动湍流模型的选取未有定论,缺乏系统的对比分析。另外,影响涡流管性能的参数很多,各个参数影响程度的对比分析却很少。 本文针对这两方面,通过数值模拟与实验相结合,确定了最适于涡流管三维数值模拟的湍流模型,找出了对涡流管性能影响较大的参数及其影响趋势,为进一步进行两相涡流管的研究奠定了基础。 首先,建立了涡流管内三维数值模拟模型。分别采用RNG k-ε,Realizable k-ε,RSM模型及LES模型对涡流管内的流场分布,温度分布及压力分布进行了数值模拟,并将模拟结果与涡流管经典实验进行对比分析,得到了最适用于涡流管三维数值模拟的湍流模型——RSM模型。 利用RSM模型,本文又进一步对涡流管的入口压力、入口温度、冷流率等操作参数及喷嘴、热端管、冷孔板等结构参数进行了数值模拟分析,发现入口压力、冷流率、喷嘴形式、喷嘴截面形状、喷嘴个数、热端管长、热端管面积、冷孔孔径是影响涡流管性能的主要因素。 最后,搭建了涡流管实验平台,对涡流管参数对性能的影响进行了实验研究,得到了各参数对涡流管性能的影响趋势与最佳值,并分析了各参数对涡流管性能的影响程度,指出入口压力,冷流率,喷嘴数,热端管直径,阻涡器及锥管结构是对涡流管性能影响较大的参数。将实验结果与数值模拟结果进行对比,发现实验与数值模拟得出的主要影响参数存在差异,其原因为:实际实验中入口温度不断变化,而模拟中采用恒定值。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TB65

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 石鑫;孙淑凤;王立;;涡流管研究进展及在天然气工业中的应用[J];低温与超导;2010年02期
2 马庆芬;张燕;邱中华;胡施俊;;可凝气体组分对涡流管能量分离效率的影响分析[J];热带农业工程;2010年06期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 徐高春;面向环保的高速全自动冷镦机优化研究与系统实现[D];上海大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 张歌;锥形双回路涡流管的内部流动与性能分析[D];大连理工大学;2011年
2 胡施俊;超音速喷嘴涡流管气体分离性能研究[D];大连理工大学;2009年
3 邵春收;新型双路涡流管的性能研究[D];南京理工大学;2009年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曹勇,吴剑峰,罗二仓,陈光明,公茂琼,齐延峰;涡流管研究的进展与评述[J];低温工程;2001年06期
2 曹勇,齐延峰,刘加永,公茂琼,吴剑峰,陈光明;涡流管热力学方法的研究[J];低温工程;2003年03期
3 丁永钢,侯予,熊联友;涡流管的应用[J];低温工程;2004年01期
4 宋福元;姜任秋;高超;张鹏;王朋涛;周少伟;陈跃进;;涡流板制冷特性的实验研究[J];低温工程;2006年02期
5 靳海明,计光华,杨建斌;汽液两相涡流管试验台的研制[J];低温工程;1994年03期
6 巫江虹,张祉祐;涡流管分离模型及实验研究[J];低温工程;1994年06期
7 靳海明,计光华,杨建斌;单相(气相)与气液两相涡流管性能的比较与分析[J];低温工程;1995年02期
8 靳海明,计光华;汽液两相涡流管特性的实验研究[J];低温工程;1995年05期
9 唐玉立,王亚芳,孙大坤,单磊,陈年林,徐小农,金新;涡流管制冷的喷嘴效应[J];低温工程;1997年06期
10 唐玉立,王亚芳,孙大坤,单磊,陈年林,徐小农,金新;涡流管制冷的涡流室制冷效应[J];低温工程;1998年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 曹勇;小流量涡流管特性的理论与实验研究[D];浙江大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 胡洪涛;微型涡流管性能研究[D];大连理工大学;2002年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曹勇,齐延峰,刘加永,公茂琼,吴剑峰,陈光明;涡流管热力学方法的研究[J];低温工程;2003年03期
2 宋福元;姜任秋;高超;张鹏;王朋涛;周少伟;陈跃进;;涡流板制冷特性的实验研究[J];低温工程;2006年02期
3 昌锟;周刚;李青;李强;;进气温度与压力对锥形涡流管性能的影响[J];低温工程;2011年02期
4 马娟丽;刘昌海;侯予;;采用不同膨胀机构的跨临界CO_2循环性能分析[J];低温工程;2012年01期
5 靳海明,计光华,杨建斌;单相(气相)与气液两相涡流管性能的比较与分析[J];低温工程;1995年02期
6 靳海明,计光华;汽液两相涡流管特性的实验研究[J];低温工程;1995年05期
7 唐玉立,王亚芳,孙大坤,单磊,陈年林,徐小农,金新;涡流管制冷的涡流室制冷效应[J];低温工程;1998年03期
8 郑志;王树立;宋琦;谢磊;谢文淦;;天然气调压装置不可逆损失的比较与分析[J];低温与特气;2009年01期
9 和永超,侯予,赵红利,陈纯正;三种膨胀装置不可逆损失的比较[J];低温与超导;2005年02期
10 王朋涛;姜任秋;宋福元;张鹏;周少伟;陈跃进;;涡流管性能的热力学分析[J];低温与超导;2006年04期
中国重要会议论文全文数据库 前8条
1 孙中圣;邵春收;李小宁;;双路圆柱型涡流管的数值模拟与试验研究[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年
2 施骏业;翟晓华;谢晶;徐世琼;;CO_2在食品加工和冷藏业中的应用前景[A];2003福建省冷藏技术研讨会论文资料集[C];2003年
3 余文峰;周卓尤;程祖海;张耀宁;;涡流管冷却的旋转晶体窗口有限元分析[A];湖北省激光学会论文集[C];2000年
4 施骏业;瞿晓华;谢晶;徐世琼;;CO_2在食品加工和冷藏业中的应用前景[A];上海市制冷学会二○○三年学术年会论文集[C];2003年
5 周少伟;姜任秋;张鹏;宋福元;王朋涛;陈跃进;;涡流管实验研究进展[A];2006年石油和化工行业节能技术研讨会会议论文集[C];2006年
6 刘加永;公茂琼;张宇;洪辉;吴剑峰;;涡流管在传统制冷系统中的应用分析[A];制冷空调新技术进展——第三届制冷空调新技术研讨会论文集[C];2005年
7 丁瑞华;时阳;王生软;;自动复叠制冷系统的研究进展[A];制冷空调新技术进展——第四届全国制冷空调新技术研讨会论文集[C];2006年
8 陈楠;陆志;;二氧化碳制冷循环方式分析[A];第七届全国食品冷藏链大会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陶于兵;CO_2家用空调系统实验研究及换热器强化换热数值模拟[D];西安交通大学;2008年
2 张后雷;跨临界二氧化碳空调系统及传热元件实验与理论研究[D];南京理工大学;2003年
3 曹勇;小流量涡流管特性的理论与实验研究[D];浙江大学;2003年
4 刘恒伟;超音速分离管的研发及其流动与传热传质特性的研究[D];北京工业大学;2006年
5 宋福元;涡流板结构特性研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
6 刘翔;螺旋集中涡诱导流场的解析解及其应用研究[D];华中科技大学;2006年
7 周少伟;涡流管能量分离效应的理论与试验研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
8 刘培启;对冲阻尼型气波制冷机性能研究[D];大连理工大学;2009年
9 尹全森;混合制冷剂循环优化设计和动态特性研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 周淑霞;沼气液化制取生物质LNG关键技术研究[D];山东大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张歌;锥形双回路涡流管的内部流动与性能分析[D];大连理工大学;2011年
2 刘迎福;CO_2跨临界制冷循环的实验研究与性能优化[D];华北电力大学;2011年
3 范永钊;自转式转子与螺旋扭带的强化传热效果对比研究[D];北京化工大学;2011年
4 张莹;含有分散液滴的流体强化二氧化碳吸收研究[D];沈阳工业大学;2012年
5 马廷全;涡流管能量分离过程的实验研究[D];北京工业大学;2002年
6 胡洪涛;微型涡流管性能研究[D];大连理工大学;2002年
7 金丽梅;天然气浅冷回收装置工艺优化[D];大庆石油学院;2004年
8 赵秀红;浅冷—油吸收复合回收轻烃工艺研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
9 何曙;用于轻烃回收的涡流制冷实验研究[D];北京工业大学;2005年
10 李仁科;提高轻烃回收率工艺参数研究[D];西南石油学院;2005年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姚增权,马进;简式旋流喷嘴的设计[J];电力环境保护;2002年03期
2 凡凤仙;杨林军;袁竹林;颜金培;;水汽在细微颗粒表面异质核化数值分析[J];东南大学学报(自然科学版);2007年05期
3 曹勇,吴剑峰,罗二仓,陈光明,公茂琼,齐延峰;涡流管研究的进展与评述[J];低温工程;2001年06期
4 曹勇,齐延峰,刘加永,公茂琼,吴剑峰,陈光明;涡流管热力学方法的研究[J];低温工程;2003年03期
5 丁永钢,侯予,熊联友;涡流管的应用[J];低温工程;2004年01期
6 靳海明,计光华,杨建斌;汽液两相涡流管试验台的研制[J];低温工程;1994年03期
7 靳海明,计光华,杨建斌;单相(气相)与气液两相涡流管性能的比较与分析[J];低温工程;1995年02期
8 靳海明,计光华;汽液两相涡流管特性的实验研究[J];低温工程;1995年05期
9 唐玉立,王亚芳,孙大坤,单磊,陈年林,徐小农,金新;涡流管制冷的喷嘴效应[J];低温工程;1997年06期
10 张鹏;姜任秋;周少伟;宋福元;王朋涛;;涡流管能量分离物理机制研究进展[J];低温与超导;2007年03期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 曹勇;小流量涡流管特性的理论与实验研究[D];浙江大学;2003年
2 宋福元;涡流板结构特性研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马廷全;涡流管能量分离过程的实验研究[D];北京工业大学;2002年
2 胡洪涛;微型涡流管性能研究[D];大连理工大学;2002年
3 宋宇;基于多刚体系统动力学的汽车悬架性能分析及控制研究[D];合肥工业大学;2002年
4 安辉;内混式双流体渣油雾化喷嘴的实验研究[D];大连理工大学;2003年
5 张祖芳;开式压力机机身的有限元分析及其优化设计[D];东南大学;2004年
6 王云峰;基于绿色制造的低温气动喷雾冷却的基础研究[D];南京航空航天大学;2005年
7 何曙;用于轻烃回收的涡流制冷实验研究[D];北京工业大学;2005年
8 王朋涛;涡流管内可压缩气体三维流场研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
9 周少伟;涡流管能量分离模型及数值模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
10 邱中华;含湿气体在两相涡流管中自发冷凝与分离性能研究[D];大连理工大学;2008年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 常春;吕孝飞;白博峰;;天然气超声速除湿器旋流分离数值研究[J];工程热物理学报;2012年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 张歌;锥形双回路涡流管的内部流动与性能分析[D];大连理工大学;2011年
2 李冰;切流式超声速天然气分离器结构设计与数值模拟[D];太原科技大学;2011年
3 邹明明;气旋式非接触真空吸取技术的研究[D];南京理工大学;2011年
4 李晶晶;外循环耗散式气波制冷机的性能研究[D];大连理工大学;2012年
5 王英;用于天然气净化的导叶式旋风管三相旋流分离数值模拟研究[D];华南理工大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄钟岳,贺缨,崔秀英,于国福,刘惠声;涡流管及其流率特性[J];大连理工大学学报;1994年01期
2 刘井龙,熊联友,候予,王瑾,吴刚,陈纯正;空气制冷机制冷系数影响因素的分析[J];低温工程;2000年02期
3 曹勇,吴剑峰,罗二仓,陈光明,公茂琼,齐延峰;涡流管研究的进展与评述[J];低温工程;2001年06期
4 朱朝辉,侯予,熊联友,杨金焕,陈纯正;逆布雷顿循环空气制冷机的分析[J];低温工程;2002年03期
5 丁永钢,侯予,熊联友;涡流管的应用[J];低温工程;2004年01期
6 靳海明,计光华,杨建斌;汽液两相涡流管试验台的研制[J];低温工程;1994年03期
7 巫江虹,张祉祐;涡流管分离模型及实验研究[J];低温工程;1994年06期
8 靳海明,计光华,杨建斌;单相(气相)与气液两相涡流管性能的比较与分析[J];低温工程;1995年02期
9 唐玉立,王亚芳,孙大坤,单磊,陈年林,徐小农,金新;涡流管制冷的喷嘴效应[J];低温工程;1997年06期
10 唐玉立,王亚芳,孙大坤,单磊,陈年林,徐小农,金新;涡流管制冷的涡流室制冷效应[J];低温工程;1998年03期
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1 马廷全;涡流管能量分离过程的实验研究[D];北京工业大学;2002年
【相似文献】
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1 郑莹;刘小兵;曾永忠;;混流式水轮机全流道三维数值模拟[J];山东农业大学学报(自然科学版);2009年01期
2 郭红浩;张根广;;九龙峡水电站溢流堰三维数值模拟[J];长江科学院院报;2010年03期
3 韩放;谢芳;王金安;;露天转地下开采岩体稳定性三维数值模拟[J];北京科技大学学报;2006年06期
4 毕经东;朱永全;李文江;;北京地铁天坛东门站中洞法施工地表沉降数值模拟[J];石家庄铁道学院学报;2006年04期
5 陈纯山;;深圳上埔引水口水流三维数值模拟[J];广东水利水电;2007年S1期
6 韩胜利;;复合地基沉降特性数值模拟分析[J];山西建筑;2009年24期
7 李林;张力;黄琪;贺宇东;;基于AVL-FIRE的汽油机进气道气流运动三维数值模拟[J];重庆科技学院学报(自然科学版);2009年06期
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9 李震;吴宏基;尹晓亮;;浅埋暗挖中洞法初期支护施工三维数值模拟[J];山西建筑;2010年20期
10 李金海;李龙;;离心泵固液两相流模型的研究与进展[J];化工装备技术;2005年06期
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1 范宝春;张旭东;董刚;;旋转爆轰三维流动方式的数值研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
2 熊彬;阮百尧;罗延钟;;复杂条件下直流电阻率异常三维数值模拟研究[A];地球物理调查与资源环境学术研讨会论文集[C];2003年
3 熊彬;阮百尧;罗延钟;;复杂条件下直流电阻率异常三维数值模拟研究[A];中国地球物理学会年刊2002——中国地球物理学会第十八届年会论文集[C];2002年
4 李锐;员东照;;暖通空调领域CFD的湍流模型应用分析[A];第七届全国水动力学学术会议暨第十九届全国水动力学研讨会文集(上册)[C];2005年
5 韩守磊;徐义华;曾卓雄;;两相湍流的数值模型[A];第二十届全国水动力学研讨会文集[C];2007年
6 丛国辉;王福军;;湍流模型在泵站进水池漩涡模拟中的适用性研究[A];2009全国大型泵站更新改造研讨暨新技术、新产品交流大会论文集[C];2009年
7 杨帆;郭军;陈惠泉;;明渠岸边侧向取水口的三维数值计算[A];第三届全国水力学与水利信息学大会论文集[C];2007年
8 黄玉良;茅靳丰;李伟华;周俊;姚亦君;;基于Reynolds时均方程的湍流模型浅析[A];全国暖通空调制冷2008年学术年会论文集[C];2008年
9 杜菊红;黄宏伟;;偏压小间距公路隧道施工的三维数值模拟[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
10 吴波;刘维宁;索晓明;史玉新;;桥下地铁区间隧道施工三维数值模拟[A];中国土木工程学会第十一届、隧道及地下工程分会第十三届年会论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 于莘明;缚住“悬河”终有时[N];科技日报;2003年
2 高山 张若萌;激扬动力[N];中国航空报;2011年
3 焦立新;ANSYS新一代航空气动解决方案[N];中国航空报;2004年
4 石岩;建立风暴潮港口增水和骤淤预测系统[N];科技日报;2006年
5 盛芳 陆政 蔡耀放 徐列;中国技术登上世界之巅[N];建筑时报;2009年
6 刘福昌;十四局新松树湾隧道攻坚凯歌初奏[N];中国铁道建筑报;2001年
7 ;新一代连铸连轧过程 与计算机模拟仿真(下)[N];中国冶金报;2002年
8 代明 晨钟;顶吹工艺中氧枪喷嘴射流的液流分析[N];世界金属导报;2003年
9 冯竞;三峡库区生态系统重建获阶段性成果[N];科技日报;2003年
10 徐丽青;水文局一队上半年经济平稳增长[N];中煤地质报;2009年
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1 杨中;基于湍流模型的转捩流动数值计算研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2011年
2 王宝林;广义RNG湍流模型及其在柴油机低温燃烧模拟中应用的研究[D];湖南大学;2012年
3 王强;提高气冷涡轮气热耦合计算精度方法的研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
4 吕林;海洋工程中小尺度物体的相关水动力数值计算[D];大连理工大学;2006年
5 郭术义;高炉回旋区湍流特性研究[D];山东大学;2006年
6 鲁晶津;地球电磁三维数值模拟的多重网格方法及其应用研究[D];中国科学技术大学;2010年
7 张晓东;泄洪洞高速水流三维数值模拟[D];中国水利水电科学研究院;2004年
8 方慧;介质不均匀性与探地雷达信号关系研究[D];中国地质大学(北京);2005年
9 任福安;船舶压载水旋流分离处理的应用理论研究[D];大连海事大学;2005年
10 何耘;双吸水管串联布置进水池水力特性研究[D];中国水利水电科学研究院;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 高彦宁;涡流管性能研究与参数优化[D];大连理工大学;2007年
2 孙玉春;立体传质塔板板上液相流场的三维模拟研究[D];河北工业大学;2005年
3 邱中华;含湿气体在两相涡流管中自发冷凝与分离性能研究[D];大连理工大学;2008年
4 葛伟亚;盐城市地下水系统三维数值模拟[D];河海大学;2004年
5 曹慧江;长江河口枯季三维流场悬沙数值模拟[D];华东师范大学;2005年
6 姚劲松;弱面控制的岩质边坡稳定性分析及治理措施研究[D];中南大学;2005年
7 马宗源;泥石流流场三维数值模拟研究[D];长安大学;2006年
8 吴晶;船舶下水动态过程数值模拟分析研究[D];大连理工大学;2009年
9 周莉华;基于POM模型的天生港电厂温排水三维数值模拟研究[D];河海大学;2006年
10 郭秀军;重介质旋流器的结构参数对分选效果及能耗影响的研究[D];煤炭科学研究总院;2005年
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