基于本征正交分解法的液環(huán)泵氣液兩相流場重構(gòu)研究.pdf

1、液環(huán)式真空泵是一種用于抽送氣體的流體機(jī)械，由于其結(jié)構(gòu)簡單，無金屬表面接觸，氣體壓縮過程中溫度較低，在輸送易燃易爆，有毒氣體等場合具有優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于化工，煤礦，制藥及冶金等行業(yè)，但由于其內(nèi)部流動(dòng)為具有非穩(wěn)態(tài)氣液自由分界面的氣液兩相流動(dòng)，流動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，效率低，對其內(nèi)部流動(dòng)數(shù)值模擬難度大，計(jì)算量高。本研究提出采用VOF模型對液環(huán)泵內(nèi)部非穩(wěn)態(tài)氣液兩相流動(dòng)進(jìn)行模擬，捕捉氣液交界面的變化，在數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，為減少液環(huán)泵優(yōu)化過程中復(fù)雜的流場計(jì)算

2、量，提出采用本征正交分解法（Proper Orthogonal Decomp osition, POD）對液環(huán)泵內(nèi)部氣液兩相流場進(jìn)行重構(gòu)分析。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，非定常VOF（Volume of Fluid Model)方法，理想氣體模型，PISO算法對2BE203A水環(huán)式真空泵進(jìn)行數(shù)值，分析了其內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律，將預(yù)測的液環(huán)泵外特性與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析，驗(yàn)證了該數(shù)值模方法的可行性。⑵采用泰勒多項(xiàng)式對液環(huán)泵二

3、維圓柱葉片進(jìn)行參數(shù)化控制，對初始葉片型線的各控制參數(shù)進(jìn)行擾動(dòng)而得到初始樣本集，由各樣本的控制參數(shù)及其對應(yīng)的內(nèi)流場參數(shù)組成樣本矢量集，然后由POD方法對樣本集分析數(shù)據(jù)特征。⑶提出基于幾何相似的網(wǎng)格變形方法，建立了不同葉片流道流場節(jié)點(diǎn)的一一對應(yīng)關(guān)系，樣本集由POD方法表示為其正交基的線性組合，由最小二乘法擬合目標(biāo)葉型所對應(yīng)的正交基的各個(gè)系數(shù)，并分別重構(gòu)各流場。⑷從對2BE-203液環(huán)泵單個(gè)葉輪流道內(nèi)的氣液兩相流的重構(gòu)結(jié)果看，POD方法能精確