圆管突然扩大与突然缩小的局部水头损失系数的研究

采用RNG k-ε紊流模型,对Re4 400时圆管中突然扩大和突然缩小的局部水头损失进行数值模拟;并与实验值进行比较。结果表明:模拟得到的测压管水头差与实测值吻合较好,局部水头损失系数的相对误差较经验值的相对误差小;圆管突扩与突缩的局部水头损失系数与雷诺数的对数呈良好的线性关系。随雷诺数的增大,局部水头损失和突扩局部水头损失系数逐渐增大;而突缩局部水头损失系数呈减小的趋势。对工程实践中水利工程的设计有重要的指导意义。     

内涝过程中超载节点水流结构及水头损失分析

为探究处于内涝过程超载状态节点的水流结构及水头损失，基于室内管道节点模型进行了87组不同边界条件的三维构造模型模拟，完成了室内试验与数值模拟的对比验证；采用定性定量分析、数据相关性拟合和π理论研究了孔径比(节点直径Φ_m和管道直径Φ_p的比值)、管道坡度、承压水头对节点内水流结构和水头损失的影响。研究结果表明：节点出口处的水量交互是产生水头损失的主要原因；局部水头损失系数K随孔径比的增大而增大，随超载水深、承压水头的增大而减小；通过π理论提出K=f(Re)的求解思路是可行的；两种孔径比节点的K值对坡度变化的响应不同，管道坡度的设计需要考虑节点孔径比的影响。研究成果补充了雨洪耦合模型中的节点水流结构，可为一维管网在节点处的水头损失计算提供经验数值和参考。     

突扩管流动形态的数值模拟

针对油品在管道中运输时常常遇到边界突然扩大的流动状态。分别建立突扩管的物理模型、数学模型,并应用软件模拟不同雷诺数、不同突扩比下的管内流体的流动形态,得出了不同雷诺数下轴向压力的变化趋势以及局部水头损失随突扩比的影响规律。结果可以很好地反映突扩管流的基本特征。对于石油生产中常见的此类问题的研究具有重要的意义和作用。     

平面突扩管瞬态流动的有限元模拟

用有限元方法对不可压缩粘性流体在平面突扩管流中的瞬态流动进行数值模拟，给出了不同突扩比、不同时刻、不同雷诺数下，平面突扩管流物流线图谱和速度矢量图，对于分析突然扩大管流及其它复杂管道处涡旋的形成及能量损失的产生具有一定的参考价值。     

管道突扩处水头损失系数实验研究

管道突扩处水头损失系数理论计算公式因静水压强假设而具有局限性.文中根据实验分析得出该系数与突扩前断面流速有关,但二者之间规律复杂,在实际使用管道时,应通过实验确定该系数在不同流量下的值.     

突扩断面流道压力损失分析

突扩断面流道是各类液压元件的基本结构形式,流体流经突扩断面流道时将产生压力损失,现有设计资料往往将这类压力损失视为与雷诺数(Re)无关的常值。采用理论分析方法,将流体流经突扩断面的总压力损失系数分解为近似理论值、与突扩断面对上游流速扰动对应的压力损失系数、与上游流道实际壁面摩擦对应的压力损失系数、与下游流道实际壁面摩擦对应的压力损失系数以及与突扩断面两侧压差对应的压力损失系数等5个组成部分;采用CFD模拟方法,研究了Re对总压力损失系数的影响规律。结果表明,存在临界雷诺数Re_(cr),当实际Re低于Re_(cr)时,总压力损失系数不再是一常值而随Re反比变化;在低Re时,与突扩断面两侧压差对应的压力损失系数是总压力损失系数的主要成分;而在高Re时,近似理论值及与下游流道实际壁面摩擦对应的压力损失系数是总压力损失系数的主要成分。提出的理论分析方法及数值模拟结果可为各类液压元件中过液孔道的结构优化奠定有益基础。     

底部设置隔壁式岔管的调压室水力特性三维数值分析

为了研究底部设置隔壁式岔管的调压室复杂水力特性,通过构建底部设置隔壁式岔管的调压室结构的三维数值计算模型,分析了典型流态下调压室的水流流态特性、分流/合流流态下局部水头损失系数与分流比的关系、正常运行工况下水流流经调压室底部的水头损失系数和水头损失特性,并推导得到了水流全部流进/流出调压室的水头损失系数和流量系数转换公...     

岩溶管道的折算渗透系数取值探讨

为完善岩溶管道的折算渗透系数计算方法,基于Izbash指数方程,在考虑了局部水头损失和沿程水头损失的条件下推导了岩溶管道的折算渗透系数公式,并通过建立弯折岩溶管道模型验证该方法的合理性。基于此弯折岩溶管道模型,采用单因素分析法,讨论了4种流态分区(层流区、水力光滑区、第二过渡区和水力粗糙区)下折算渗透系数对水流的雷诺系数、岩溶管道直径和弯折角度以及岩溶管道计算长度的响应。结果表明:(a)岩溶管道较短时,大雷诺系数和水流边界条件的急剧变化会产生较大的局部水头损失,此时推导的考虑局部水头损失的折算渗透系数可以较好地反映实际情况。(b)岩溶管道直径对折算渗透系数的影响最大;雷诺系数只在层流区影响较大,其他3个流态区雷诺系数、弯折角度和岩溶管道计算长度的影响与管道直径相比较小。     

突扩管分离流场的数值模拟

边界突然扩大的流动在管道输运工程中是一种常见的流动现象,管道的设计对节能及生产成本的降低起着至关重要的作用.利用计算流体力学(CFD)中的FLUENT软件对突扩管路牛顿流体层流情况进行数值模拟,并通过后处理软件Tecplot和Origin对模拟结果做了数据处理,给出了不同雷诺数和不同突扩比情况下的突扩管分离流场的流线图,分析了它们对突扩管流的影响.结果可以很好的反映突扩管流的基本特征,为工业生产中常见的此类问题的研究提供了理论依据和分析方法.     

自然循环汽化冷却系统水-水引射的行为

以Fluent 6.3为计算平台,采用数值模拟的方法对一种加热炉自然循环汽化冷却启动引射新技术——水-水引射的引射行为进行了系统研究,探讨了引射管管径、出入口直径比和喷射流量等参数对冷却回路循环流速和引射管附近冷却回路局部阻损系数的影响.研究结果表明,管内流场符合受限等温直流引射射流的一般规律.当引射管管径不变时,冷却回路中的循环流速随引射流量的增加而增大,随引射管出入口直径比的增大而减小;当引射流量及引射管出入口直径比不变时,冷却回路中的循环流速随着引射管管径的增大而减小.从引射效果和减小回路阻损的角度来看,缩口型引射管优于扩口型引射管.     

汽车水泵的数值模拟及性能预测研究

基于水力损失法对具有代表性的三个汽车水泵模型进行数值模拟,将数值计算结果与实验值对比后发现数据吻合较好,说明模拟流场基本符合真实流场,故其计算结果可用于水泵性能分析。然后在数值计算基础上分别求出三个水泵各部件的水力损失,对损失模型中的损失系数进行回归分析,得到损失系数与雷诺数、比转数之间的数学关系,并对各部件的曲线形式进行归纳总结。同时针对不同水泵的同一部件进行流场分析,提出了减小汽车水泵各部件水力损失的合理性建议,并结合机械损失与容积损失建立了汽车水泵的性能预测模型。     

侧壁射流对突扩通道流动特性的影响

讨论了垂直于突扩通道主流方向的侧壁射流对壁面压力系数、传热系数和主回流区长度的影响 .采用标准k ε双方程湍流模型 ,对侧壁射流突扩通道中的流场进行了数值模拟 ,计算结果表明 ,侧壁射流位置越靠近入口 ,主回流区长度越短 ,最大压力系数位置前移 ,其数值增大 ,局部表面传热系数也增大 .根据计算结果 ,拟合出了侧壁射流速度值与突扩通道入口平均流速之比等于 2 .0时 ,主回流区长度与侧壁射流位置的关系式 .     

侧壁射流对突扩通道流动特性的影响

讨论了垂直于突扩通道主流方向的侧壁射流对壁面压力系数、传热系数及主回流区长度的影响．采用标准κ-ε双方程湍流模型，对侧壁射流突扩通道中的流场进行了数值模拟，计算结果表明，侧壁射流位置越靠近入口，主回流区长度越短，最大压力系数位置前移，其数值增大，局部表面传热系数也增大．根据计算结果，拟合出了当侧壁射流速度与突扩通道入口平均流速之比等于2．0时，主回流区长度与侧壁射流位置的关系式。     

抽水蓄能电站同发同抽等流量运行岔管水力特性

为研究抽水蓄能电站不同机组间同发同抽运行时的岔管水力特性,基于某抽水蓄能电站岔管的体型及设计参数,采用水动力模型对抽水蓄能电站同一水力单元内同发同抽等流量运行时的岔管段水力特性进行数值模拟研究。结果表明:研究范围内,同发同抽运行时岔管段水流会发生回流及低压区,最大的水头损失系数为0.5;与常规的运行工况相比,同一水力单元中进行同发同抽等流量运行时岔管内的水流流态会发生恶化、水头损失增大的现象,但从水力学的角度没有产生非常不良的流态。     

不同隙宽条件下L形裂隙水头损失试验

根据室内模拟试验,研究了水流流经L形裂隙时水头损失随裂隙宽度、裂隙中水流流速变化的规律。研究结果表明：水流流经L形裂隙的水头损失随隙宽的增大而增大,与水流流速之间呈二次函数关系;综合分析不同隙宽条件下L形裂隙水头损失与流速之间的二次函数关系,显示此函数关系的二次项系数与隙宽之间呈线性关系,一次项系数与隙宽之间呈二次方关系,最终得到L形裂隙水头损失与隙宽及流速之间的经验公式。     

一种低雷诺数有回流区的流场的数值计算

本文利用改进的SIMPLER方法求解二维N-S原始方程,并以突扩管道在突扩附近的流场为例进行了数值模拟,计算了雷诺数分别为180和500的两种流动,与用其它方法计算的结果对比,表明本文所采取的方法是可行的。     

微灌自清洗网式过滤器水头损失的试验研究

微灌自清洗网式过滤器适应大力发展节水灌溉技术的需求。对微灌自清洗网式过滤器分别进行清水和浑水水头损失试验研究,结果表明:在清水条件下,当流量在0~90 m3/h时,自清洗网式过滤器水头损失随流量变化缓慢;当流量在90~240 m3/h时,随着流量的增大,其水头损失增加较快,并确定了不同流量条件下自清洗网式过滤器清洁压降关系式。含砂量一定时,进水流量越大,自清洗网式过滤器局部水头损失越大,过滤周期越短;进水流量一定时,随含砂量的增大,自清洗网式过滤器过滤周期缩短,局部水头损失增加的趋势变大。     

山区性河流水面线计算改进

通过改进动能修正系数和引入综合局部系数,克服了常规的水面线计算方法计算山区性河段水面线时出现的下游水头比上游水头大或糙率、局部损失系数变化较大的问题,避免了在计算山区性河流水面线时使用虚糙率在物理概念上解释困难和扣死水操作复杂等缺点.通过改进的遗传算法对糙率、局部损失系数或综合局部系数等进行优化选择,使参数选择更加合理.通过对蓬莱滩河段水面线计算并和传统的方法进行比较证明该方法对山区性河流水面线的计算是行之有效的.     

凹凸管传热与流阻性能的数值模拟

利用Fluent数值模拟软件，对凹凸管进行了流动和传热的三维数值模拟，得到了管内的流动速度分布及温度分布，并将模拟结果与光滑管的结果进行了对比．结果表明，在相同的流动速度下，凹凸管的阻力系数及传热膜系数都大于光滑管，且阻力系数之比随雷诺数的增大而增大，而传热膜系数之比随雷诺数的增大而减小．在本数值模拟范围内，雷诺数由2757．76增大到13788．79时，阻力系数之比由5．5308增大到8．3663，传热膜系数之比则由2．289减小到1．585．综合评价结果表明，凹凸管的综合性能在低速时能得到明显改善，说明凹凸管特别适合低速流时的强化传热。     

过滤池和吸附床水头损失的实验研究

实验研究了过滤池和吸附床水头损失实验测量的原理、方法及其装置,并比较了根据Ｃａｒｍａｎ－Ｋｏｚｅｎｙ方程式计算的理论值与实测值的差异,结果表明理论值普遍小于实测值,但误差范围在２５％之内,随着填料颗粒的非均匀系数的增大,理论值与实测值的差异有增大的趋势。实验证明,该方法可为实际工程设计提供较为准确的水头损失数据。