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基于固液两相流分析的吸污车管道输送系统仿真优化
| 论文题名： | 基于固液两相流分析的吸污车管道输送系统仿真优化 |
| 关键词： | 真空吸污车;管道输送系统;结构优化;固液两相流;流场分布特性;阻力特性 |
| 摘要： | 作为新型地下管网疏浚设备，真空吸污车近年来逐渐走入国门，服役于一二线城市，并在市政环卫领域收到了显著成效。国内各大专用汽车企业近年来亦纷纷投入到真空吸污车的研制和生产工作中，然而由于对真空吸污车关键技术的掌握还不充足，国内车企目前主要还是通过借鉴国外先进产品，凭借生产经验展开类比设计，开发出来的产品跟国外还存在较大差距。作为真空吸污车的核心部分，管道输送系统的工作实质为固液两相流的水力输送，其性能的优劣直接反映了整车的设计水平，因此对于该系统的优化设计显得尤为重要。 本文以固液两相流运动机理和流体特性的分析为落脚点，对固液两相流运动所涉及到的颗粒受力、流态划分、摩阻损失以及临界流速等问题进行了全面探讨。在对两相介质基本参数的分析和计算的基础上，以校企联合研制的某型号真空吸污车污水管道输送系统为载体，基于CATIA平台完成了系统的参数化建模，并利用计算流体力学（CFD）仿真分析软件FLUENT对系统主要的局部管件进行了仿真计算。通过对比分析不同结构参数下的进料腔以及三通分流管道的内流场分布特性，并以进出口压降作为阻力损失的量化评价指标，讨论得到了最佳的进料腔和三通管结构方案。 在局部管件阻力特性分析结论的基础上，对吸污车管道输送系统整体结构进行了优化设计，并结合实际工况，基于离散相模型（DPM）完成了优化前后系统在真空吸污和压力反排两种不同工作状态下的流场仿真。通过对系统整体静压云图、速度分布规律以及流线变化趋势的对比分析，发现优化后的系统结构更利于流体的顺利输送。进一步地，通过对颗粒相在系统内历行时间的统计，计算得到了一定量入射粒子的平均有效输运速度，并结合流体输送流速和颗粒运载效率的计算结果，对优化后系统工作性能的提升成效进行了量化评估。 本文对于吸污车管道输送系统仿真优化的研究，不仅可作为真空吸污车相关系统优化改型的理论支撑，同时也为其他相关领域管道输送系统的结构优化改进和参数化设计提供了一定的方案指导。 |
| 作者： | 李灿 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 邓亚东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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