多级变孔径孔板内消能工的物理模型试验与数值模拟研究

长距离有压输水管道系统面临地形地势复杂、山川落差大及高水头等问题,在下游区需要对其进行降压、消能处理。孔板消能装置作为一种新型的内消能工,具有结构简单、消能效率高等优点,在水利工程中得到了广泛应用。本文构建了一种变孔径孔板消能装置,运用物理模型试验与数值模拟相结合的方法对该装置在不同方案下的消能效率、过流能力及流速变化情况进行了分析研究。结果表明:当流速一定时,通过减小孔板收缩角或增大扭转角皆能明显提高消能效率,而过流能力明显减小;相反地,通过增大孔板收缩角或减小扭转角皆能明显减小消能效率,而过流能力明显增大。本文建议该消能装置孔板的组合方式为扭转角6°、收缩角30°,该成果可为长距离有压管道输水系统设计提供理论依据和参考。各方案下水流靠近孔板组合段之前靠近管轴中心处的流速较大,而靠近管壁处的流速较小,在孔板组合段之后可清晰地观测出两股强烈的射流,之后又趋于稳定。

对三通管道不同出口夹角湍流数值模拟研究

三通管道具有结构简单、装卸方便、经济高效等优点,被广泛应用于水利输水系统中。文章采用FLUENT软件,对三维不同出口夹角的三通管内部流体动力学进行数值模拟研究,分析研究不同出口夹角下三通管内部流体的速度场、压强场及流线分布的变化规律,得出以下结论:管道内流体流速、压强、流线呈对称均匀分布;随着出口管段夹角的不断增加,管道内流体的速度也逐渐增大,而压强逐渐减小,入口管段与出口管段相接处形成涡旋区,且夹角越大时,此区域内流体的速度、压强、流线变化越复杂,且此区域所产生的负压达到最大。即可对三通管入口管段与出口管段相接处进行结构优化从而降低负压减小对管道的空蚀破坏,为管道的合理设计提供可靠的理论依据。