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新型收油器的流体数值模拟与优化
| 论文题名： | 新型收油器的流体数值模拟与优化 |
| 关键词： | 油水分离;动态曲面式收油器;导流板;入口流道结构;溢油应急处理;数值模拟 |
| 摘要： | 随着社会经济的飞速发展,无论从航天、汽车、军工、燃料等哪方面讲,石油制品都已经成为贯穿国民经济各个领域的必需品,并由此引发了一系列的海洋石油泄漏事件,可以毫不夸张地说,石油在带给人们巨大收益与便利的同时,也带来了日益严重的海洋溢油污染问题。为了减小溢油对海洋生态环境造成的危害,并从资源回收再利用的角度考虑,采用收油器进行海上溢油回收是目前最理想的溢油应急处理方式。 现有收油器大都或多或少的存在功能单一、回收效率不高、结构复杂、受环境条件影响大等缺点,急需改善。本文通过对新型动态曲面式收油器和现有各种类型收油器的比较分析,从工作原理中找出各自的优缺点,并通过CAD与CFD相结合的方法,针对动态曲面式收油器中具有油水预分离功能的导流板进行不同设计模型的数值模拟,最后通过综合比较各模型流场特性来获得最优的收油器入口流道结构,从而提高其油水分离效率。具体工作如下: 1.以动态曲面式收油器为优化对象,在分析其工作原理后,找出对收油器的油水分离效率起主要影响的结构因素并对其进行合理的抽象与简化。针对该结构建立具有不同尺寸和形状的CAD模型及相应的数学模型。 2.将上一步已经建立的各CAD模型进行网格化处理,并利用流体仿真软件FLUENT在模型内部只有水的情况下进行单相流的数值模拟,从而获得各模型内部的速度场分布特性。 3.计算各模型内部曲面流道附近流场的速度矢量,并以代表油滴上浮速度的y轴正向平均速度和代表流体流动趋势的x轴正向平均速度来综合比较各模型设计的优劣,从而得到曲面流道的最优设计模型。 4.运用FLUENT软件中的混合物模型(MIXTURE)模拟计算各模型内部油水分离状况,得到各个模型内部的油水分离效率,从而与单向流的分析结果进行相互验证。最终从理论上使收油器达到最佳的油水分离状态,并结合实践调整或改进收油器导流板的形状和位置,以获得更加实用的高性能收油器。 |
| 作者： | 范福林 |
| 专业： | 检测技术与自动化装置 |
| 导师： | 侯解民 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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