渦流管內(nèi)可壓縮氣體三維流場(chǎng)研究.pdf

1、渦流管是一種新型的能量分離裝置，有著廣泛的應(yīng)用前景。盡管渦流管結(jié)構(gòu)十分簡單，但渦流管內(nèi)能量分離物理機(jī)制極其復(fù)雜，研究者至今尚未達(dá)成共識(shí)。渦流管內(nèi)能量分離過程與工質(zhì)的運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)，管內(nèi)可壓縮氣體流動(dòng)是渦流管能量分離的根本原因與驅(qū)動(dòng)力。因而獲得渦流管內(nèi)的流場(chǎng)特性和三維的速度分布是研究渦流管能量分離物理機(jī)制的首要問題和關(guān)鍵問題。 本文以渦流管內(nèi)可壓縮氣體三維強(qiáng)旋轉(zhuǎn)湍流流場(chǎng)為研究對(duì)象，采用數(shù)學(xué)分析和數(shù)值模擬方法對(duì)渦流管內(nèi)流場(chǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究

2、。對(duì)渦流管流場(chǎng)研究中傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法進(jìn)行了綜述和評(píng)論；從自由渦運(yùn)動(dòng)方程出發(fā)，推導(dǎo)出管內(nèi)流場(chǎng)的勢(shì)函數(shù)和流函數(shù)方程，獲得了管內(nèi)流場(chǎng)的數(shù)學(xué)分析解；以H.H.Bruun實(shí)驗(yàn)測(cè)試的渦流管為幾何模型，確定了適合渦流管流場(chǎng)模擬的分區(qū)網(wǎng)格劃分方法、RNGκ-ε湍流模型和二階迎風(fēng)離散格式。 利用CFD軟件Fluent對(duì)渦流內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，獲得了切向速度、軸向速度和徑向速度的分布及流線形態(tài)。切向速度分布符合強(qiáng)制渦-準(zhǔn)自由渦模型，渦強(qiáng)度隨進(jìn)口壓力