基于本征正交分解法的液环泵气液两相流场重构研究

题名	基于本征正交分解法的液环泵气液两相流场重构研究
作者	吴昊
导师	张人会
答辩日期	2017
学位名称	硕士
关键词	本征正交分解气液两相流液环泵网格变形
摘要	液环式真空泵是一种用于抽送气体的流体机械,由于其结构简单,无金属表面接触,气体压缩过程中温度较低,在输送易燃易爆,有毒气体等场合具有优势,被广泛应用于化工,煤矿,制药及冶金等行业,但由于其内部流动为具有非稳态气液自由分界面的气液两相流动,流动结构复杂,效率低,对其内部流动数值模拟难度大,计算量高。本研究提出采用VOF模型对液环泵内部非稳态气液两相流动进行模拟,捕捉气液交界面的变化,在数值模拟的基础上,为减少液环泵优化过程中复杂的流场计算量,提出采用本征正交分解法(Proper Orthogonal Decomp osition,POD)对液环泵内部气液两相流场进行重构分析。主要工作有:1.采用结构化网格,非定常VOF(Volume of Fluid Model)方法,理想气体模型,PISO算法对2BE203A水环式真空泵进行数值,分析了其内部流动规律,将预测的液环泵外特性与实验结果进行对比分析,验证了该数值模方法的可行性。2.采用泰勒多项式对液环泵二维圆柱叶片进行参数化控制,对初始叶片型线的各控制参数进行扰动而得到初始样本集,由各样本的控制参数及其对应的内流场参数组成样本矢量集,然后由POD方法对样本集分析数据特征。3.提出基于几何相似的网格变形方法,建立了不同叶片流道流场节点的一一对应关系,样本集由POD方法表示为其正交基的线性组合,由最小二乘法拟合目标叶型所对应的正交基的各个系数,并分别重构各流场。4.从对2BE-203液环泵单个叶轮流道内的气液两相流的重构结果看,POD方法能精确地重构出其压力场、速度场及相态场分布的结构特征,除在气液交界面处有一定的误差外,整个叶轮内压力的平均相对误差为1.7%-3.4%、相态的体积分数平均误差约为0.013、相对速度误差平均值为0.2m/s。5.所提出POD方法可以精确地对液环泵叶轮流道的复杂气液两相流场进行重构,该方法可以作为代理模型用于对液环泵优化过程中对流场的预估,减少对复杂流场的CFD模拟次数,大大提高复杂流动优化的速度。
页数	62
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语种	中文
收录类别	CNKI
中图分类号	TK05
文献类型	学位论文
条目标识符	https://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/92643
专题	兰州理工大学
作者单位	兰州理工大学
第一作者单位	兰州理工大学
推荐引用方式 GB/T 7714	吴昊. 基于本征正交分解法的液环泵气液两相流场重构研究[D],2017.