并联管系统内工质流量分配研究

　　《并联管系统内的工质流量分配研究》重点采用理论建模和计算分析相结合的方法对并联管内的流量分配及管道耦合振动特性等展开了研究。首先，建立了适用于预测并联管系统在稳态工况及动态过程中工质流量分配及传热耦合计算模型，基于模型对稳态工况下并联垂直上升管内单相及两相工质的流量分配特性进行了研究。其次，基于CFD数值模拟方法从二维乃至三维角度对T形三通及并联管内的速度场及压力场分布展开了数值研究和理论分析。后，针对流固耦合引发的管道共振现象，采用大涡模拟方法对弯管内的瞬态流场进行了模拟，获得了涡脱过程的振荡振幅及频率的变化规律，同时利用CAESAR II软件对管道进行静力及动力分析，探究不同管道支撑方式下管道固有频率的变化规律。

　　刘佳伦，男，博士，毕业于西安交通大学动力工程及工程热物理专业。目前在西安石油大学机械工程学院工作，研究方向为能源化工领域内的多相流动与传热研究。近三年以第一作者身份发表 SCI 论文4 篇，EI 论文2篇。参与国家重点基础研究发展计划（973计划）项目二级子课题-“超（超）临界锅炉水动力、热质输运及与燃烧过程的耦合”、国家自然科学基金-“浮升力与热加速的累积效应及其对超临界流体传热的影响机制深入研究”等多项重大科研项目。

1绪论（1）
2并联管流量分配特性研究现状（10）
2.1研究内容简介（10）
2.2国内外研究进展（19）
2.2.1稳态条件下流量分配特性研究（19）
2.2.2动态条件下流量分配特性的研究（31）
2.3本章小结（34）
3并联管内工质流量分配计算模型（35）
3.1现有模型分析总结（35）
3.2模型的建立（36）
3.2.1模型假设及基本方程（37）
3.2.2全局网格划分（38）
3.2.3离散控制方程（39）
3.2.4源项的计算（48）
3.2.5边界条件及求解方法（49）
3.3步长无关性验证（51）
3.4模型验证（52）
3.4.1验证1（52）
3.4.2验证2（54）
3.4.3验证3（55）
3.5本章小结（56）
4稳态工况下并联管内流量分配特性计算分析（58）
4.1单相流体的流量分配特性研究（58）
4.1.1超临界流体流量分配特性分析（58）
4.1.2结构参数对流量分配特性的影响（61）
4.1.3热负荷分布对流量分配特性的影响（65）
4.2两相流体的流量分配特性研究（67）
4.2.1运行参数对两相流流量分配特性的影响（68）
4.2.2结构参数对流量分配特性的影响（73）
4.3本章小结（79）
5动态变负荷工况下并联管内流量分配特性计算分析（81）
5.1动态条件下单相流体的流量分配特性研究（81）
5.1.1系统入口流体流量的阶跃增加（81）
5.1.2系统入口流体焓值的阶跃增加（82）
5.1.3系统入口压力的阶跃增加（83）
5.1.4壁面热负荷的阶跃增加（84）
5.2动态条件下两相流体的流量分配特性研究（85）
5.2.1系统入口流体流量的阶跃增加（85）
5.2.2系统入口流体干度的阶跃增加（86）
5.2.3系统入口压力的阶跃增加（87）
5.2.4壁面热负荷的阶跃增加（88）
5.3大范围变负荷工况下动态流量分配特性的计算分析（88）
5.4动态流量分配特性的影响因素分析（95）
5.4.1管壁蓄热的影响（96）
5.4.2入口流体焓值的影响（98）
5.4.3系统入口流体流量的影响（101）
5.4.4壁面热流密度的影响（104）
5.5本章小结（106）
6并联管内流量分配特性的数值模拟研究（107）
6.1CFD简介（107）
6.2T形三通内三维流场分析（108）
6.2.1网格划分（108）
6.2.2Fluent求解设置（109）
6.2.3网格无关性验证（111）
6.2.4结果讨论（112）
6.3并联管内流动特性的二维数值研究（121）
6.3.1网格划分及Fluent求解设置（122）
6.3.2模型验证（123）
6.3.3不同支管间距下集箱静压变化及流量分配特性分析（125）
6.4本章小结（132）
7管道流固耦合振动特性计算分析（134）
7.1研究现状分析（134）
7.1.1流致振动简介（134）
7.1.2相关研究文献（135）
7.2管内流动过程的模拟（136）
7.2.1大涡模拟简介（136）
7.2.2横掠圆柱模拟分析（137）
7.2.3弯管内流场大涡模拟分析（140）
7.3管道固有频率分析（153）
7.3.1计算可靠性验证（154）
7.3.2案例分析（156）
7.4本章小结（161）
附录符号表（163）
参考文献（166）