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《东北电力大学》 2009年
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气液两相流矩形柱绕流旋涡脱落数值研究

邓冬  
【摘要】: 气液两相流绕流现象广泛存在于动力、化工、核能、制冷、石油、冶金等工业领域。一定工况下流体在柱体后部形成交替脱落的涡街,会使柱体受到交替变化的脉动力,由此产生的疲劳损伤大大缩短了工业设备使用寿命。当涡街频率与柱体固有频率一致时,发生共振将造成极大破坏。为促进气液两相涡街与柱体相互作用机理研究发展和给工业设备设计以及安全性分析提供充分科学依据,结合国家自然科学基金项目(50676017)、教育部科学技术研究重点项目(206037),本文对垂直上升管道内的气液两相流绕方柱、并列双方柱、矩形柱体等方形柱体流动进行了数值研究。 采用体积平均方法离散了气液两相流动控制方程组。综合考虑了由剪切引起的紊流和由气泡引起的紊流关系式,基于双流体模型和RNG k ?ε紊流模型对气液两相绕流流动进行模拟,并采用壁面函数法将这种高紊流Re数下的k ?ε模型推广到了近壁区。通过计算发现:对于有锐角边的方形钝体绕流,流场特性不受来流雷诺数大小影响;来流含气率的增大,对抑制稳定涡街生成贡献很大,柱体后方流场含气率按旋涡形式分布,但主要集中在柱体两侧的低压区域;对于气液两相流并列方柱绕流,在间距比T/D2.0时,双方柱尾迹模式是偏流模式,且宽窄尾迹流是通过中间模式(非偏流)相互转化的,但不一定依照从宽(窄)到中再到窄(宽)的严格顺序。在间距比T/D≧2.0时,双方柱尾迹是“同步”模式。在T/D=2.0时,双方柱同步同相旋涡脱落形式为主,T/D=2.5、3.0、5.0时,双方柱同步反相旋涡脱落形式为主。在偏流模式中,并且拥有宽尾迹模式的柱体具有更小的阻力,拥有窄尾迹模式的柱体具有更大的阻力,而中间模式两柱体阻力相当。同时间距比对脉动升力,脉动阻力,时均阻力,幅值谱等都有很大影响。矩形柱体绕流旋涡脱落特性与矩形截面边长比关系密切。 本文由第一章绪论、第二章气液两相绕流计算模型、第三章气液两相流方柱绕流旋涡脱落特性、第四章气液两相流并列方柱绕流旋涡脱落特性、第五章气液两相流矩形柱体绕流旋涡脱落特性、以及总结和展望组成。
【学位授予单位】:东北电力大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TB126

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【引证文献】
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【参考文献】
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【同被引文献】
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