柔管自激振动特性与减阻效果的实验研究

为弄清柔管自激振动的湍流减阻效果的初步机理,在通过实验确认柔管确有湍流减阻效果的基础上,采用双重管结构和激光测位仪,对柔管的自激振动特性及湍流减阻效果及其两者的关系进行了实验研究．结果表明:管的壁厚越小,管外壁的自激振动的脉动位移有效值越大,湍流减阻效果越好;管壁外为压力平衡空气且雷诺数约为17500时,壁厚为2mm,3mm及4mm柔管的自激振动减阻率依次约为12％,10％,9％．这将为开发有效的管道流体输送技术提供参考．

弹性管的紊流减阻效果与流激振动特性的实验研究

在实验确认弹性管确有紊流减阻效果的基础上,对其流激振动特性及紊流减阻效果进行了实验研究。结果表明:管的壁厚越小,管外壁的流激振动的脉动位移有效值越大,紊流减阻效果越好;在雷诺数Re约为2×104时,壁厚为2mm、3mm及4mm弹性管的流激振动减阻率依次约为12%、10%、8%。

柔性管流体输送紊流减阻的力学特征

为阐明柔性管与紊流耦合的减阻力学特性,采用双重管结构对柔性管的减阻效果、使用压力传感器和应变仪对柔性管的管外壁位移脉动特性和壁压脉动特性进行了实验研究。结果表明:壁厚越小以及雷诺数越大,柔性管的减阻率越大,雷诺数约为18000时,厚为2 mm、3 mm及4 mm柔性管的减阻率分别12%、10%、9%;柔性管的壁压脉动强度大幅度受到抑制;柔性管外壁的位移脉动与壁压脉动基本同步。柔性管壁压脉动的大幅受抑可认为是柔性管减阻的主要原因。

柔性管与紊流耦合的减阻特性

为探讨柔性管与紊流耦合的减阻特性和初步机理，使用双重管结构，对柔性管的减阻特性进行试验研究，采用激光传感测位仪对柔性管外壁的位移脉动特性及其与柔性管减阻率之间的相关性进行研究。结果表明，壁厚越小，雷诺数越大，柔性管减阻率越大；在双重管结构及雷诺数约为3×10^4时，壁厚为2mm、3mm及4mm柔性管的减阻率依次约为16％、11％、9％；管外壁位移脉动的低频方均根值与减阻率存在正相关关系；在高雷诺数下，由于使用理论模型计算的管径膨胀引起的减阻率偏低，单重管的减阻率比实际值偏高。

柔管与紊流耦合减阻效果的初步研究

为探讨柔管与紊流耦合减阻的初步机理,采用双重管结构及激光传感测位仪,在通过实验确认柔性管与刚体管相比确有紊流减阻效果的基础上,对柔管的紊动振动特性及相应的紊流减阻效果以及二者的相关性进行了实验研究。结果表明:柔管的壁厚越小,管外壁振动的脉动位移越大,无量纲的猝发周期也越大,紊流减阻效果越好;柔管壁外为压力平衡空气且雷诺数约为17 500时,壁厚分别为2,3,4 mm柔管的无量纲猝发周期依次为141,126,105,这将为设计高效的流体输送技术提供了一种实验技术上的选择。