渦流管內(nèi)可壓縮氣體三維流場研究.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)能量分離物理機制極其復雜，研究者至今尚未達成共識。渦流管內(nèi)能量分離過程與工質(zhì)的運動密切相關(guān)，管內(nèi)可壓縮氣體流動是渦流管能量分離的根本原因與驅(qū)動力。因而獲得渦流管內(nèi)的流場特性和三維的速度分布是研究渦流管能量分離物理機制的首要問題和關(guān)鍵問題。 本文以渦流管內(nèi)可壓縮氣體三維強旋轉(zhuǎn)湍流流場為研究對象，采用數(shù)學分析和數(shù)值模擬方法對渦流管內(nèi)流場結(jié)構(gòu)進行研究

2、。對渦流管流場研究中傳統(tǒng)實驗測量方法進行了綜述和評論；從自由渦運動方程出發(fā)，推導出管內(nèi)流場的勢函數(shù)和流函數(shù)方程，獲得了管內(nèi)流場的數(shù)學分析解；以H.H.Bruun實驗測試的渦流管為幾何模型，確定了適合渦流管流場模擬的分區(qū)網(wǎng)格劃分方法、RNGκ-ε湍流模型和二階迎風離散格式。 利用CFD軟件Fluent對渦流內(nèi)流場進行數(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制渦-準自由渦模型，渦強度隨進口壓力