液体管道瞬变流摩阻的计算方法

在液体管道瞬变流计算中,传统的拟恒定摩阻模型不能准确描述瞬变流的真实物理现象。多年来人们一直在研究瞬变流摩阻的精确表达式和计算方法。总结了液体管道中瞬变流摩阻的计算方法,着重阐述了瞬变流非恒定摩阻问题的主要研究成果,介绍了几类有重要价值的非恒定摩阻模型及相应的应用范围,并给出了各类模型进行数值计算的思路,最后通过算例验证了非恒定摩阻模型比传统的拟恒定摩阻模型能更精确地模拟液体管道瞬变流压力波的衰减和波形畸变。     

有压管道的非恒定摩阻模型

在有压管道水击计算中,传统准恒定摩阻模型不能准确描述快速瞬变流动过渡过程。该文介绍在快速瞬变流数值模拟中应用最为广泛的两类非恒定摩阻模型:物理理论基础模型和准恒定流经验修正模型,前者以引入历史速度权函数为特点,后者考虑非恒定流加速度对摩阻项的影响。该文比较了两类非恒定摩阻模型的优缺点、适用范围以及研究发展方向和待解决问题等,得出的结论是物理理论基础模型对于快速瞬变层流过渡过程有较好的应用性;经验修正模型则适用于高R e紊流快速瞬变过渡过程。     

城市给水管网恒定流和瞬变流数学模型研究

首先基于节点方程法,建立了给水管网恒定流数学模型,并采用经改进的牛顿迭代法实现了对模型的求解;其次由特征线法建立了给水管网瞬变流数学模型,可预测管网运行中出现的有害水击,并求得可能出现的最大(最小)水压及其相应发生的位置。实例研究表明,建立的模型是可靠的,且具有计算速度快、精度高等优点,可以用于城市给水管网的水力平衡数值模拟研究和为设计者防护水击所采取的措施提供理论依据。     

长压力出水管道的通气研究

研究在有压出水管路上设置通气孔来消除反水击的方法。通过对水体和气体非恒定流过程的观察和分析,提出了数值计算模型,并用实验进行了验证。在模型实验与数值计算的基础上,对通气后的非恒定流现象进行了分类,为合理地采用通气方法提供了依据。     

预应力混凝土连续梁桥管道摩阻实验

针对预应力摩阻损失设计参数的规范值一般小于实测值的情况,基于预应力管道摩阻实验原理和实验方法,对某连续梁桥进行纵向预应力管道摩阻测试,并采用最小二乘法对现场测试数据进行分析处理。结果表明,摩阻参数k的设计值与规范值相同,实验值偏大;μ的设计值偏小,需在计算模型中修正。实测预应力筋伸长量与设计理论值的误差小于6%,符合规范要求,验证了实验方法的可行性。该研究可为梁桥施工监控中的应力分析和线形控制提供可靠的对比依据。     

时间序列回退插值的特征线法应用于瞬变流数值计算

针对瞬变流的基本微分方程,应用特征差分方法,建立了管道有压流的数值模型。结点上的变量值采用时间序列回退内插的新的插值格式,而不是传统的空间内插方法。数值试验表明,文中提出的数值模型所产生的数值耗散很小。     

水击计算与方程的实验验证

通过实验与数值计算的比较与分析,指出管道水击计算的基本方程组中连续性方程的不合理性,为以后对方程的进一步完善提供有益的参考。     

基于动态摩阻的大落差输油管道 不稳定流动模拟

大落差输油管道高程起伏大,压力波动大,易由停泵、关阀等工况引发不稳定流动,导致管道局部压力降低和油品气化,引发弥合水击等现象。为准确预测大落差管道不稳定中流动压力、流量的变化,基于连续性方程、动量方程和能量方程,建立了大落差管道不稳定流动分析模型;结合Brunone-Vitkovsky动态摩阻模型,描述不稳定流动过程中的液体惯性加速带来的附加摩阻损失;采用特征线法和有限差分法求解模型。以某大落差管道中间泵站停泵工况为例,分析基于稳态摩阻与动态摩阻仿真的管道不稳定流动特征。结果表明：在稳定流动工况下,基于稳态摩阻和动态摩阻计算的管道压力、流量参数是一致的,但是在不稳定流动条件下基于动态摩阻计算的压力、流量比稳态摩阻模型值偏低。因此,基于动态模拟方法分析大落差输油管道的不稳定流动,对于提高管道压力、流量等工艺参数的预测精度,制定更加有效的不稳定流动安全防护措施具有重要意义。     

有摩擦的高速气体管流

本文以多变热力过程为基础建立了有摩擦管路的计算公式,并对计算方法和有关问题作了分析说明.     

PWM逆变器中IGBT的损耗计算

针对目前应用广泛的PWM逆变器中的IGBT，提出了一种其功率损耗的计算方法，该法根据厂家已提供的器件特性参数，可以方便地估算各种工况下IGBT的功率损耗．实验证明，该方法兼顾了简单和精确两个方面，效果较好．     

相似准则在管流摩阻系数测试试验中的应用

压裂液在压裂施工过程中的管流摩阻值是确定井底压力以及井口施工压力非常重要的数据,大多数人针对某一地区使用修正后的管流摩阻计算公式计算管流摩阻值。本文应用雷诺数相似准则,通过室内试验装置测定压裂施工设计的压裂液管流摩阻系数,计算现场施工的压裂液管流摩阻值。结合一批不带封隔器压裂井现场实际施工资料进行计算管流摩阻,其计算管流摩阻值与实测管流摩阻值进行对比,计算管流摩阻值相对误差小于10%,该方法可以指导现场压裂施工设计。     

管内自由衰减旋流阻力与换热的衰减特性

针对管内自由衰旋流局部流动,阻力及换热特性理论研究的不足,根据流体力学动量矩定量,从理论上推导了管内自由衰减旋流当地最大切向速度、当地阻力系数以及当地换热努塞尔数沿管长衰减的解析式,理论解与试验结果吻合良好。     

用能量方法计算滑动摩擦力的研究

根据独立振子模型的能量耗散机理,提出一个用能量方法计算弹性接触光滑界面滑动摩擦力和摩擦系数的方法,并根据计算结果研究摩擦力和摩擦系数与摩擦副各种参数之间的关系.通过研究指出两摩擦副界面原子失稳跳跃后在平衡位置附近相对摆动是机械能耗散的关键.研究表明随着接触峰高度的增加摩擦力和摩擦系数也增加,当超过某个临界值时,摩擦力和摩擦系数基本上不再增加,此时能量方法与Bowden黏附摩擦理论公式计算值相近.