混凝土搅拌输送车多相流动的数值模拟

论文摘要

本文利用CFD软件对混凝土搅拌输送车搅拌筒的内部流场进行了数值模拟,并对模拟结果进行了分析,主要内容有以下几个方面:（1）根据搅拌过程的实际情况,同时为了计算方便,提出一些假设:①混凝土搅拌输送车中的工作介质为典型的不可压缩粘性流体;②工作介质无温度和内能变化;③只研究水和水泥两相,忽略水泥的水化反应;④视混凝土搅拌输送车搅拌筒中所有的构件为绝对刚体,忽略形成流动区域的固体壁面与工作介质之间相互作用而产生的变形。（2）对所要分析的搅拌筒建立三维模型,利用CFD分析软件的网格生成工具生成流动区域的计算网格模型,在此基础上对求解器、湍流模型、速度-压力耦合算法及离散格式等分别进行了对比分析,从中选出适合本文研究内容的模型和算法。（3）设定边界条件,对计算区域内的筒壁和叶片均设为运动壁面（Moving Wall）,应用动参考系法（MRF）对流动区域进行计算,并设定计算初值。（4）利用CFD中多相流模型之一——Mixture模型对混凝土搅拌输送车搅拌筒内的相分离现象加以研究,并提出改进性意见;利用CFD中多相流模型之一——VOF模型对混凝土搅拌输送车搅拌筒内的自由液面及出料情况进行模拟分析,并对设计提出建议。

论文目录

• 提要
• 第1章 绪论
• 1.1 本文研究的目的和意义
• 1.2 多相流数值模拟的国内外研究现状
• 1.2.1 概述
• 1.2.2 国外对多相流数值模拟的研究进展
• 1.2.3 国内对多相流数值模拟的研究进展
• 1.3 混凝土搅拌输送车的发展概况
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 混凝土及混凝土搅拌输送车
• 2.1 混凝土
• 2.1.1 混凝土的定义
• 2.1.2 混凝土四项基本要求
• 2.2 混凝土搅拌输送车
• 2.2.1 混凝土搅拌输送车的基本组成及工作原理
• 2.2.2 搅拌筒的结构及工作过程
• 2.2.3 混凝土的运输规则
• 2.3 搅拌筒有关参数分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 流体流动模型与数值模拟方法
• 3.1 多相流的基本概念
• 3.2 数值方法
• 3.2.1 数值模拟方法
• 3.2.2 数值计算方法
• 3.3 多相流动模型
• 3.3.1 颗粒轨道模型
• 3.3.2 双流体模型
• 3.3.3 颗粒动力理论模型
• 3.3.4 欧拉多相流模型
• 3.3.5 多相流模型的确定
• 3.4 湍流模型
• 3.4.1 概述
• 3.4.2 直接数值模拟（DNS）
• 3.4.3 大涡模拟（LES）
• 3.4.4 Reynolds 平均法（RANS）
• 3.4.5 湍流模型的确定
• 3.5 基本控制方程
• 3.5.1 单相流的基本控制方程
• 3.5.2 多相流的基本控制方程
• 3.6 本章小结
• 第4章 混凝土搅拌输送车多相流流场计算
• 4.1 搅拌筒的物理模型的建立
• 4.2 流动区域的几何模型和网格模型
• 4.2.1 流动区域几何模型
• 4.2.2 流动区域网格模型
• 4.3 计算模型和算法
• 4.3.1 求解器
• 4.3.2 速度-压力耦合算法
• 4.3.3 离散格式
• 4.4 流场的数值计算
• 4.4.1 计算中的假设
• 4.4.2 边界条件
• 4.4.3 初始值的选取
• 4.4.4 收敛准则
• 4.4.5 计算流程图
• 4.5 本章小结
• 第5章 搅拌筒内部流场特性分析
• 5.1 概述
• 5.2 重力及搅拌筒转速对水泥相分布的影响
• 5.3 自由液面的模拟
• 5.4 水泥相流线图分析
• 5.5 前锥截面的流场分析
• 5.6 搅拌筒总体流场分析
• 5.7 搅拌筒转速与混合料的表观粘度对出料的影响
• 5.8 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢
• 导师及作者简介