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磁流体油污海水分离回收装置中流动过程的数值模拟

作者：张国艳 Publish: 2006-8-14 Hits:-

【中文题名】

磁流体油污海水分离回收装置中流动过程的数值模拟

【英文题名】

Numerical Simulation on Flow Process of Oil Separation and Recovery Device from Oil-contaminated Seawater by MHD Method

【学科专业】

电工理论与新技术

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2006-8-14

【中关键词】

耦合场,磁流体,油水分离,FLUENT,,

【英关键词】

coupling field,oil-water separation,MHD,FLUENT,

【分类导航】

环境科学、安全科学>环境污染及其防治>海洋污染及其防治>>>

【论文摘要】

磁流体(MHD)油污海水分离回收技术是利用海水和油在导电特性和比重方面的差别,在电磁场的共同作用下,二者会呈现出不同的受力和流动状态,从而将油从油污海水中分离并回收。MHD油污海水分离回收技术具有许多优点:不必向海水中投入任何亲油的其它物质;分离回收过程同时进行,回收油的含水率低,后处理过程简单;对海洋环境影响小。该技术是电工新技术应用于治理海洋环境污染的一项新应用,研究该技术为海洋环保和节约能源提供了一条新的技术途径。本文描述了磁流体油污海水分离回收技术的基本原理,分析了该技术在国际国内的研究现状。针对油污海水的分层流和混合流两种分布状态,建立了电磁场与流场相互耦合的数学模型。采用VOF(Volume of Fluid)方法对油水分层流的MHD分离回收过程进行了数值模拟,分析了MHD通道中海水自由界面的变化规律及其影响因素,并将计算结果与实验数据进行了分析比较,两者吻合很好。同时本论文还对油水混合流的MHD分离回收过程进行了数值模拟,分析了海水在与其流动方向垂直的电磁力作用下,流动过程的变化规律;研究了电磁力对流场畸变程度和分流率的影响,指出了电磁力与惯性力的比值是影响分流率的决定因素。论文最后对本项...

【论文题纲】

第一章绪论	6-14
1.1 课题背景	6-9
1.1.1 油污海水的来源与特性	6-8
1.1.2 油污海水的传统处理方法	8-9
1.1.3 磁流体油污海水分离回收技术	9
1.2 磁流体油污海水分离回收技术的研究现状	9-11
1.2.1 国外研究现状	9-10
1.2.2 国内研究现状	10-11
1.3 本论文研究的目的和意义	11-12
1.4 本论文的主要内容及章节安排	12-14
第二章磁流体油污海水分离回收过程的工作原理和数学模型	14-26
2.1 磁流体(MHD)油污海水分离回收技术的基本原理	14-15
2.1.1 MHD 油水分层流分离回收过程的工作原理	14-15
2.1.2 磁流体油水混合流分离过程的工作原理	15
2.2 磁流体油污海水分离回收过程的数学模型	15-17
2.2.1 电磁场方程	16
2.2.2 流体方程	16-17
2.3 多相流求解的数值方法	17-18
2.4 磁流体油水分层流分离回收的数学模型	18-22
2.4.1 自由边界的求解方法	18-20
2.4.2 模型方程	20-22
2.5 磁流体油水混合流分离过程的数学模型	22-25
2.6 小结	25-26
第三章数值模拟的基础及步骤	26-36
3.1 引言	26-27
3.2 数值模拟的基础——有限体积法	27-32
3.2.1 有限体积法的基本思想	27-28
3.2.2 有限体积法的应用	28-32
3.3 数值模拟的步骤	32-35
3.4 小结	35-36
第四章 MHD 油水分层流分离回收过程的数值模拟	36-48
4.1 物理模型	36-37
4.2 边界条件和初始条件	37-40
4.2.1 边界条件	37-40
4.2.2 初始条件	40
4.3 数值算法	40-44
4.3.1 压力-速度耦合算法	40-42
4.3.2 流动界面附近的插值	42-44
4.4 结果与分析	44-47
4.4.1 电压对MHD 通道内流动界面的影响	44-45
4.4.2 入口水位对MHD 通道内流动界面的影响	45-46
4.4.3 磁流体通道内流动过程的实验测量	46-47
4.5 小结	47-48
第五章磁流体油水混合流分离回收过程的数值模拟	48-62
5.1 引言	48
5.2 单相海水在电磁场作用下流动特性的数值模拟	48-56
5.2.1 物理模型	48-49
5.2.2 边界条件	49-50
5.2.3 模拟结果与分析	50-56
5.3 油水混合流在电磁场作用下分离过程的数值模拟	56-61
5.3.1 物理模型	56
5.3.2 边界条件	56-57
5.3.3 模拟结果与分析	57-61
5.4 小结	61-62
第六章总结	62-64
6.1 主要工作	62-63
6.2 后续工作	63-64
参考文献	64-66
作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文	66-67
致谢	67-68
论文答辩说明	68
关于论文使用授权的说明	68

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.84779



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