基于计算流体动力学的新型水闸结构设计
摘要
首先，研究水闸壳程流场数值模拟与分析的研究背景，及本次设计的主要
意义。本文基于有限元方法，介绍了国内外壳壳式水闸壳体侧壳体的研究现状，
提出了水闸壳程，流动的基础研究设计优化思路和设计思想。通过正交试验，
采用不同折流板间距和不同入口速度的边界条件对水闸进行有限元分析和结构
优化设计，分析不同结构和边界条件对流畅内温度，压降的影响，最后，对确
定最佳结构和边界条件，总结数值模拟结果，达到为后续研究提供参考的目的。
通过本次毕业设计，锻炼我对 FLUENT 软件的应用能力和软件建模设计能力，
对大学这么多年自己的学习成果进行了很好的总结和凝聚，为今后走向工作，
实现快速接轨社会奠定了基础。
关键字：水闸； 数值模拟与分析；FLUENT
Abstract
The research background and the main significance of the numerical simulation and
analysis of the shell side flow field of the shell and shell heat exchanger are first
studied. The domestic and foreign research status of the shell side of the shell heat
exchanger based on the finite element method is introduced. Then the basic research
design optimization idea and the design idea of the numerical simulation and analysis
of the shell side flow field of the shell heat exchanger are put forward, and the design
idea and the design idea are put forward. Through the cross orthogonal test, the finite
element analysis and structural optimization design of the tube and shell heat
exchanger are carried out with the boundary conditions of different baffle plates and
different inlet velocities. The influence of the temperature and pressure drop in the
convective smooth flow in different structures and boundary conditions is analyzed.
Finally, the optimum structure and boundary conditions are determined, and the
numerical simulation results are summed up. The purpose is to provide reference for
the follow-up study. Through this graduation design, I exercise my ability to apply the
FLUENT software and the ability of software modeling and design. It has made a
good summary and cohesion to the study results of the University for many years. It
has laid a foundation for the future work and the realization of the rapid integration of
the society.
Key words: shell and tube heat exchanger; numerical simulation and analysis;
FLUENT
目录
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 本课题的研究目的及意义
1.3 本课题的主要研究内容
1.4 本章小结
第二章 水闸的流场数值模拟究现
2.1 流场数值模拟理论和 FLUENT 概述
2.2 基于流场数值模拟的水闸国外研究现状
2.3 基于流场数值模拟的水闸国内研究现状
2.4 本章小结
第三章 水闸壳程流动与传热数值模拟理论知识
3.1 流体流动基本控制方程
3.1.1 质量守恒方程
3.1.2 动量守恒方程
3.1.3 能量守恒方程
3.2 水闸的壳程流场理论计算基础
3.2.1 湍流模型介绍及分类
3.2.2 壁面函数法
3.2.3 SIMPLE 算法简介
3.2.4 水闸壳程流动的流路模型
3.3FLUENT 软件简介
3.4 本章小结
第四章 水闸壳程流畅数值模拟研究
4.1 基于 ANSYS WORKBENCH 的FLUENT 流场分析模块构建
4.2 水闸流场分析的前处理
4.2.1 水闸内流场模型简化
4.2.2 水闸结构建模和流场模型建立
4.2.3 水闸内流场的网格划分
4.2.4 边界条件设置
4.2.5 求解器设置
4.3 不同折流板间距对水闸壳程流场影响
4.3.1 不同折流板间距对水闸壳程压降的影响
4.3.2 不同折流板间距对水闸壳程传热的影响
4.4 不同冷水入口速度对水闸壳程流场影响
4.4.1 不同冷水入口速度对水闸壳程压降的影响
4.4.2 不同冷水入口速度对水闸壳程传热的影响
4.5 不同热水入口速度对水闸壳程流场影响
4.5.1 不同热水入口速度对水闸壳程压降的影响
4.5.2 不同热水入口速度对水闸壳程传热的影响
4.6 本章小结
第五章 结论
摘要：
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摘要首先，研究水闸壳程流场数值模拟与分析的研究背景，及本次设计的主要意义。本文基于有限元方法，介绍了国内外壳壳式水闸壳体侧壳体的研究现状，提出了水闸壳程，流动的基础研究设计优化思路和设计思想。通过正交试验，采用不同折流板间距和不同入口速度的边界条件对水闸进行有限元分析和结构优化设计，分析不同结构和边界条件对流畅内温度，压降的影响，最后，对确定最佳结构和边界条件，总结数值模拟结果，达到为后续研究提供参考的目的。通过本次毕业设计，锻炼我对FLUENT软件的应用能力和软件建模设计能力，对大学这么多年自己的学习成果进行了很好的总结和凝聚，为今后走向工作，实现快速接轨社会奠定了基础。关键字：水闸；数值模...
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