Experimental Determination of Local Resistance Coefficient of Sudden Expansion Tube

Theoretical derivation of local resistance coefficient of sudden expansion tube is presented. Several assumptions are analyzed in the theoretical derivation. That the head loss shall be neglected is affirmed. Experimental data proves that the pressure before and after sudden expansion section is basically the same. That the friction force on the side face of control body is neglected is denied and it is pointed out that such neglect is the main cause for error between theoretical calculation and actual measurement. Experimental device for measuring local resistance coefficient is designed in combination with theoretical derivation process. Optimal gradually varied flow section is selected after sudden expansion pipe in Bernoulli equation based on variation of piezometer tube head. It is pointed out in accordance with experimental data analysis that the value of local resistance coefficient of sudden expansion tube determined through experimental data is closer to the actual situation during pipeline design.

弯管局部阻力系数的试验研究

本文以重要形变件———弯管局部阻力系数的研究成果为例 ,说明现有形变件局部阻力系数取值存在的问题及开展局部阻力系数研究的紧迫性。文章论述了形变件模型试验的相似性、局部阻力系数的测量定义 ;讨论了弯管局部阻力系数的影响因素及其影响规律 ;指出局部阻力系数可以在远低于沿程摩擦阻力系数“阻力平方区”的雷诺数时趋于恒定值 ;解释了管内壁粗糙度影响弯管局部阻力系数的原因 ;推荐了常用的圆弧弯管、多片组合弯管 (虾米弯 )局部阻力系数经验公式。文中所提出的有关数据、曲线和经验公式已经技术鉴定 。

输水管线中弯管局部阻力的相邻影响

本文用实验方法对管道阻力计算中相邻弯道局部阻力的影响进行了系统的研究,提出了可供实用的弯管相邻影响系数;解释了弯管间局部阻力相邻影响的成因;分析了水利工程中类似的实例。提出为了合理地计及局部阻力的相邻影响,在计算总水头损失时应遵循的算法。

多孔出流管水流阻力及压强水头分布规律研究

对DN32×20T型三通管(多孔出流支管局部水头损失主要发生位置)进行了局部水头损失试验研究,结果表明光滑紊流区内主管至侧管流向局部水头损失系数1随雷诺数的增大而变化很小,随分流比的增大而增大;而主管至直管流向局部水头损失系数2随雷诺数的增大而减小,随分流比的增大先减小而后增大;并给出了局部水头损失系数1与2的经验公式。与实测值对比得出:提出的沿支管方向毛管进口压强水头经验计算公式具有较高的计算精度;最后,利用本文提出的局部水头损失系数经验公式分析了等距、等流量多孔出流支管局部水头损失与沿程水头损失的比值hj/hf的变化规律,并给出了扩大系数K的经验公式。

渐变河道水流结构及局部水头损失特性研究

河宽渐变是天然河道的普遍形态特征。运用声学多普勒流速仪(ADV)测量了渐变河道模型的水流结构。试验结果表明:渐变河道形态对水流结构影响明显,在渐缩段和渐扩段产生二次环流,前者影响效应大于后者,且方向相反。基于SMS水动力学模型对渐变河道水流特性进行了二维数值模拟,与实测值吻合较好,并计算分析了局部水头损失系数沿程的变化规律。

滴头插入对滴灌毛管水头损失影响试验研究

为了提高滴灌毛管水力设计精度,通过试验研究了因滴头插入引起的毛管局部水头损失,根据试验现象分析了毛管局部水头损失占沿程水头损失比例hj/hf、毛管局部水头损失系数ξ,与滴头类型、滴头间距以及雷诺数之间的关系.结果表明:对于不同的滴头和滴头间距,毛管局部水头损失占沿程水头损失比例hj/hf差别较大.在相同间距下,迷宫流道滴头插入导致的hj/hf要大于压力补偿式滴头;对于同一类型滴头,滴头间距越小,局部水头损失越明显,hj/hf越大,且均大于微灌工程技术规范规定;若按规范取沿程水头损失的0.1～0.2计算局部水头损失,将导致滴灌工程设计中水头损失计算偏小.不同类型的滴头,毛管局部水头损失系数差异较大,其中迷宫流道滴头ξ基本在0.6以上,而压力补偿式滴头ξ为0.3～0.5,且ξ随滴头间距减小而增大、随雷诺数增大而减小,雷诺数越大,ξ变化越趋于平稳.通过对试验数据进行回归与统计分析,提出了毛管局部水头损失系数计算公式,相关系数R2为0.953.

大孔径限流装置损失特性分析

对大孔径限流装置的损失特性进行了分析 ,对比分析了大孔径限流装置与小孔节流的压力损失机理 ,用试验的方法 ,找出了大孔径限流装置的局部损失系数随限流孔径的变化规律 。

矩形断面压力管道汇流口局部能量损失

采用水动力学基本理论,对矩形断面有压管道汇流口的水力特性进行分析研究,提出收缩系数及局部能量损失系数的综合表达式,并与试验结果进行了比较。研究结果表明:正确描述管道汇流口水流特性,必须考虑主管和支管的面积、流量的相对大小和交汇角的影响;局部能量损失随流量比增大而增大,随面积比增大而减小,随交汇角增大而增大。

表面活性剂减阻水溶液突扩流的阻力特性

为揭示胶束水溶液突扩流的减阻特性,实验研究了质量分数为1×10^(-4),2×10^(-4)的十六烷基三甲基溴化铵水溶液通过管径比为1:1.52的突扩的流动阻力行为.实验结果表明,在直管段最大减阻率都可达到70%的两给定质量分数的胶束水溶液,其突扩局部阻力系数,在较低雷诺数区域,较牛顿流体仅有10%～20%程度的降低,呈现局部低减阻特性;在较高雷诺数区域远大于牛顿流体,尤其当突扩进口流快失去减阻能力时,甚至接近牛顿流体的1.5倍,呈现明显的局部增阻行为.胶束水溶液减阻流,在突扩下游再次形成充分发展流所需的下游长度,远大于牛顿流体的7.8倍下游管径(45倍突扩台阶高度),流入突扩前完全失去减阻能力的质量分数为2×10^(-4)的胶束水溶液流,所需的突扩下游长度达到最大,约合158倍下游管径(920倍突扩台阶高度).通过胶束水溶液流变特性的实验分析认为,减阻水溶液突扩流的阻力行为与它的胶束网联结构的形成及松弛的时间特性密切相关.

内镶贴片式滴灌带局部水头损失试验研究

通过试验研究了标准管径16 mm的5种内镶贴片式滴灌带的局部水头损失,分析了滴灌带局部水头损失占沿程水头损失的比值hjt/hf和局部水头损失系数α的变化规律.结果表明:相同工作压力下,滴灌带当量直径随壁厚的增大而减小,造成沿程水头损失和局部水头损失的增大,局部水头损失与壁厚、滴头断面面积和雷诺数有关.随着雷诺数的增大,滴灌带局部水头损失占沿程水头损失的比值hjt/hf减小,最小值可达到0. 67,但仍超过中国制定的微灌工程技术规范设计标准(0. 1~0. 2).通过对试验数据进行多元回归分析,提出了滴灌带局部水头损失系数与过水断面收缩比和雷诺数的关系式,相关系数为0. 96.

公路隧道通风弯道设计优化研究

在长大公路隧道通风系统中,经常涉及到设置导流叶片的弯曲风道。本文首先对隧道通风系统弯道局部效应进行了探讨,继而采用有限元数值模拟方法系统研究了角度分别为30°、60°、90°的弯曲风道及含同心圆型、翼形、107°薄圆形、95°薄圆形导流叶片直角弯曲风道的局部阻力损失系数,并将其计算结果与经验公式进行对比验证,在此基础上对公路隧道通风弯道设计参数进行了进一步优化研究。研究结果表明:(1)直弯风道内局部阻力损失系数与所设置的导流叶片类型及直弯参数(r/D)密切相关,不同类型导流叶片的设置只有对应特定的直弯参数(r/D)才能达到较好的导流效果;(2)采用角度为80°的弯曲风道取代设置导流叶片的直弯风道完全可行。

通风空调低雷诺数90°弯管阻力系数的实验与数值模拟

利用实验和数值模拟方法,对90°弯管阻力系数进行了研究,分析了管道中的压力分布和速度分布,探讨了空气通过局部构件产生阻力损失的变化规律和机理,测量了局部构件对上下游管段的影响长度,找出了对单个局部构件阻力损失机理和变化规律。

倒虹吸有压弯管的局部水头损失系数计算方法比较

有压弯管局部水头损失计算在倒虹吸等过水建筑物设计中至关重要。其中,转弯角和转弯形式是影响局部水头损失系数取值的重要因素。本文通过比较分析典型的有压弯管局部水头损失系数计算公式,结合水工模型试验资料的验证,考察了不同计算公式的性能。对小转弯角(<20°)情形,分析了转弯半径和转弯形式对局部水头损失系数的影响。结果表明,转弯角小于17°时,折弯管的局部水头损失系数不大于圆形缓弯管,在低水头、大流量的输水工程的倒虹吸设计中可以考虑采用折弯管形式。

保水堰局部水头损失系数的数值模拟

保水堰是分段低压输水管道中一种新型的衔接水工建筑物。文中采用VOF方法与标准k-ε紊流模型相耦合,对保水堰的流场进行了数值模拟,计算出了保水堰的局部水头损失系数。为南水北调工程天津干线的设计提供了依据。

90°弯管阻力系数的实验与数值模拟研究

利用试验和数值模拟方法,对通风空调中低雷诺数90°弯管阻力力系数进行了研究,分析了管道中的压力分布和速度分布,探讨了空气通过局部构件产生阻力损失的变化规律和机理,测量了局部构件对上下游管段的影响长度,找出了对单个局部构件阻力损失机理和变化规律。

神经网络和RFID相融合的室内定位算法

在基于RFID的室内定位算法中,路径损耗系数固定,不能反映室内环境复杂多变特性,导致室内定位误差大,为了降低室内定位的误差,提出一种神经网络和RFID相融合的室内定位算法。首先计算室室内的接收信号强度,然后将接收信号强度作为神经网络的输入向量,路径损耗系数作为神经网络的目标输出,通过神经网络的训练建立室内场强信号传播模型,并采用遗传算法优化神经网络的参数;最后采用具体实例对室内定位性能进行测试与分析。结果表明,相对于RFID的室内定位算法,本文算法可以动态、准确估计信号的路径损耗系数,实时反映室内环境的信号变化,提高了室内定位精度,可以有效地满足室内的无线定位要求。

涡轮钻具花键轴流道水力损失分析及尺寸优选

为确定涡轮钻具花键轴上过流槽安装位置、形状、倾斜角度、长度和宽度等的最佳组合,利用CFD软件模拟花键轴流道的流场,根据模拟结果用伯努利方程计算水力损失和局部阻力系数,并对过流槽倾斜角度和断面面积与局部阻力系数之间的关系用Polynomial五次曲线模型和Logistic曲线模型进行非线性回归分析。分析结果认为,随着倾斜角度的不断增大,花键轴内流体的能量损失及局部阻力系数先减小后增大;在不同流量下,随着横断面面积的增大,花键轴进出口压降随之减小,但当横断面面积增大到一定程度后,其对能量损失和局部阻力系数的影响不大。

突扩圆管局部水头损失实验教学的改进

突扩圆管局部水头损失量测实验是水力学实验教学的重要内容之一,对其实验内容进行深化,进而推进水力学实验教学的创新。从突扩圆管水流流动的能量方程出发,导出了流动雷诺数影响下的局部水头损失系数的计算公式,并依据圆管紊流指数律的流速分布假设,分析了在低雷诺数情况下局部水头损失系数随雷诺数的变化规律,实验数据验证了局部损失系数计算公式的合理性和可靠性。

管道系统中局部阻力计算

管道系统中局部阻力的计算有几种方法 ,通常采用当量长度法和阻力系数法。由于流体在管件、阀门内的层流或湍流的性质与直管内层流或湍流的性质不同 ,当量长度法估算管件阻力降不够精确 ,而且阻力降与雷诺数及管件尺寸有关 ,单常数阻力系数法也不够精确 。

南水北调工程保水堰水力特性研究

南水北调天津干线采用分段低压输水方式后,保水堰作为有压管道中的衔接性水工建筑物,结构独特,流态复杂,在输水系统中起着关键作用。通过保水堰的水工模型试验和数值模拟,得到了保水堰的水力特性,即保水堰的局部水头损失系数、流量系数和水流流态随着水位而变化的规律,其成果对长距离调水水力计算和工程设计有重要的意义。