突然缩小圆管局部水头损失系数试验研究

管网布置及设计中,局部损失的计算非常重要,但由于其影响因素多,目前常采用经验值简化计算,误差较大。突然缩小圆管是一种常见的管道连接方式,对其局部阻力系数影响因素进行试验研究具有重要的意义。通过对一定水头时不同突缩比塑料圆管的局部水头损失试验,测定了管道的流量、水温、测压管水头,分析研究了局部阻力系数与流速、管径及温度之间的关系。结果表明,在紊流光滑区,突然缩小圆管的局部阻力系数与雷诺数的对数呈良好的线性关系,得到了相关关系式;随着收缩比的减小其斜率逐渐减小。为更加准确的计算局部水头损失提供了良好的参考。

突扩突缩式内流消能工的数值模拟研究

本文采用轴对称k～ε紊流模型对收缩比0 4～0 7的突扩突缩式内流消能工进行数值模拟研究。用PISO方法来解决速度场和压力场的耦合问题,得到了消能区压力特性、流场特性和紊动能耗散率等分布规律,详细地分析了收缩比对消能及空化特性的影响。计算的压力分布、回流区长度与试验结果吻合良好。分析了突缩比ζ和收缩段相对长度η对消能的影响。研究表明,与孔板式消能工比较,洞塞式消能工能够显著增加消能率并具有良好的抗空化性能,同时,显示了数值研究省时、节约经费和直观的优越性。

小通道单相流体突扩和突缩局部阻力特性

采用缝隙测压这种在通道上直接测量压力的方法,测量了内径从0.330mm变化到0.580mm的小通道内突然扩大和突然缩小的局部阻力特性。结果表明,缝隙测压方式是一种可行的压力测量方法;与常规通道的实验结果相比,在层流阶段,小通道内液体流动具有较小的突扩局部阻力系数以及较大的突缩局部阻力系数;而在湍流阶段,小通道内液体流动的突扩和突缩局阻系数与常规通道的实验结果相同。

数值模拟黏弹性聚合物溶液在突扩收缩孔道中的流动特征

三次采油技术的实践表明,聚合物驱技术既能扩大波及系数,又能提高驱油效率.为了从理论上清楚地认识黏弹性聚合物溶液的微观渗流特征,提出了用同位有限体积法对黏弹性聚合物溶液在简化油藏微观孔道模型中的流动特征进行数值模拟,建立了黏弹性聚合物溶液在突扩收缩流道内流动的数学模型,利用有限体积方法对数学模型进行离散求解,得到了流函数、速度、压力和第一法向应力差等值线图,并引入一个无量纲量(We)来表示黏弹性的大小.计算结果表明,聚合物溶液随着其黏弹性的增强,微观波及效率在不断增大.

气液两相流流经突缩再突扩管道的压力降研究

突缩再突扩管道并非突缩和突扩接头的简单叠加．试验发现：当突缩、突扩接头的距离一定时，管道压力降与两相流干度和气体流量有关．文中由此得出了相应的计算式．

气—幂律两相流体流经截面突缩管的数值模拟

为揭示空气—幂律流体流经截面突变时的两相流动规律,尤其是两相参数沿流向及管截面分布及压降的变化规律,根据气液两相流理论,并考虑幂律流体的本构方程,建立了空气—幂律流体两相流动数学模型。在此基础上,采用商业软件Fluent对空气—幂律两相混合物流经截面突缩管道的流动特性进行了数值模拟,获得了两相参数沿轴向及截面方向的分布规律。研究表明:气相、液相速度及压降随着输入含气量的增大而增大;两相参数在截面突变附近有急剧的改变,但其突变位置却有所不同;另外,两相参数的截面分布沿流程也有所不同。这些研究结果对相关系统的设计提供了理论依据。

突缩和分叉复合管内二维速度场分布的实验研究

采用折射率匹配技术,应用激光多普勒测速仪对突缩和分叉复合管内的液体二维速度场进行了测量。当旁路和主管的流量比为4∶1时,在两管道轴线组成的水平面内,汇流后轴向速度呈不对称双峰状,流动偏向正对旁路来流的主管道壁面一侧。在铅垂面内,轴向速度分布呈M型。在管道横截面内,存在着一对方向相反的漩涡结构,在汇流中心区域最为明显。

突扩突缩管内液-固冲蚀的数值模拟

采用数值模拟的方法研究了突扩突缩管内的紊流及液-固冲蚀过程。计算得到的管内流场特征与实验数据吻合较好,验证了所采用的湍流模型和计算方法的准确性。在流场模拟基础上,应用自定义函数(UDF)的方式修正了计算流体力学软件(Fluent)中的固有冲蚀模型,并重新模拟计算了突扩突缩管内的冲蚀过程。结果表明,修正后的冲蚀模型计算得到的冲蚀速率与实验数据吻合较好,较为准确地预报了管内冲蚀过程,可以用于管道及设备冲蚀的工程预报。

微通道直角突缩弯道气体流阻特性

采用有限体积方法,研究了矩形截面微通道直角突缩弯道局部流场及压力损失机理,重点考虑了雷诺数和弯道进出口截面面积比对局部流场及压力损失的影响,雷诺数范围为1～200,特征尺寸为500μm.研究表明,低雷诺数时压力损失主要由壁面摩擦产生,弯道压力损失系数与具有相同中心线长度的直通道的压力损失系数变化趋势相同,但在数值上较小,突缩弯道会引起弯道内速度型发生变化,影响弯道压力损失;而高雷诺数时,压力损失主要由弯道内角位置的速度分离及漩涡产生,突缩弯道会抑制速度分离及漩涡产生,进而降低弯道压力损失.根据计算结果,拟合了弯道压力损失系数与雷诺数及进出口截面面积比的关系式.

管道截面突缩对爆轰波起爆特性的影响

为研究管道截面突缩对爆轰波起爆特性的影响,在突缩比为5∶3的截面突缩管道及直管内对不同初始压力下甲烷氧气预混气体的起爆特性进行了实验研究,利用离子探针获得管道内火焰传播速度,并通过二维数值模拟探究了3种不同突缩比的截面突缩管道内火焰及压力的传播特性.实验结果表明,截面突缩管道内爆轰波起爆距离随着初始压力的降低而逐渐增加,在初始压力20 kPa及15 kPa下截面突缩管道起爆距离分别较直管减小22%和19%;模拟结果显示压力波传播至截面突缩处由于截面的阻碍会形成回传压力波,暂时降低火焰传播速度,在火焰波经过截面突缩处之后,火焰传播速度迅速回升直至达到过爆状态.在引爆管长度为30~50 cm、直径在40~60 mm时,爆轰波起爆距离均先缩短后增加,所以在引爆管长度40 cm、直径50 mm附近存在一个最佳引爆管尺寸,能够最大限度缩短起爆距离.

CFD软件在突扩、突缩流动现象可视化演示中的应用

突扩突缩流动是工程流体力学中的经典流动现象，也是工程流体力学中的重要课程内容，其内部流动复杂，伴随着局部阻力损失的增加，在传统授课过程中，该部分内容的讲解较为抽象，在课堂上缺乏形象的展示内容，借助CFD软件Fluent对突扩、突缩结构内的流动规律进行可视化研究，形象地展示内部流动规律，分析局部阻力产生原理，以改善该部分教学内容的效果，增强学生上课兴趣。

渐缩突扩式洞塞水力特性的数值模拟研究

为了深入了解新型渐缩突扩式洞塞泄洪洞的压强分布和消能率等水力特性,采用三维RNGκ-ε紊流数学模型对渐缩突扩洞塞段水流进行了数值模拟研究,分析了雷诺数、收缩比和相对长度对渐缩突扩洞塞的局部水头损失系数和最小压强系数的影响,并与顺直洞塞的对应水力参数进行对比。结果表明,渐缩突扩洞塞的局部水头损失系数和最小压强系数主要受收缩比和相对长度的影响,且收缩比的影响比相对长度显著。随着收缩比和相对长度的增大,局部水头损失系数和最小压强系数相应减小。与顺直洞塞相比,渐缩突扩洞塞的消能率较小,但具有更强的抵抗空蚀破坏的能力。

基于SPH方法的幂律流体突缩型管路流动过程仿真

应用光滑粒子流体动力学(SPH)方法进行了幂律型流体的突缩型管路流动过程仿真。推导了SPH形式的流体动力学控制方程,应用罚方法施加边界条件,应用人工应力消除拉伸不稳定现象,应用XSPH方法规范粒子秩序。提出了幂律型本构关系的SPH求解方法,推导了剪切速率及粘性项的计算公式。应用Poiseuille流算例对本文的幂律型本构求解方法进行了验证,获取了幂律型流体在突缩管中的流动特性,并与水的流动特性进行了对比分析。讨论了流动特性的成因。

突缩突扩式管道消能工能量损失特性研究

为明确突缩突扩式消能工能量损失系数与相关影响因素之间的关系,通过数值模拟试验,分析了孔径比、厚径比、雷诺数等因素对能量损失系数的影响。结果表明,孔径比越小,能量损失系数越大;当孔径比超过0.7时,孔径比对能量损失系数的影响不再明显;能量损失系数随厚径比的增大而减小,但当厚径比超过0.5时,能量损失系数随厚径比的增大而减小的趋势变得不明显;当雷诺数大于10~5时,雷诺数对能量损失系数的影响可忽略。

葛根缩突汤治疗42例颈椎间盘突出症

目的观察葛根缩突汤治疗颈椎间盘突出症的疗效。方法是采用葛根缩突汤(葛根、川芎、白芷、生地黄、当归、骨碎补、狗脊、鳖甲、山萸肉、枸杞子、黄精、甘草)治疗颈椎间盘突出症42例。结果治愈17例,有效22例,总有效率为92.85%。结论本方治疗颈椎间盘突出症,确实有化瘀消肿,疏通经脉,通络止痛,益气养血,滋补肝肾,强壮筋骨等功效。治疗颈椎间盘突出症疗效确切,可以消除淤血肿痛,改善颈背肩臂及大脑供血,能行气止痛。

扩缩通道内流动和换热非线性特性的数值模拟

对扩缩通道内流动与换热进行了数值模拟并探讨了其中的非线性特性.通过对不同突扩比ER、不同长宽比AR及不同雷诺数Re下通道内流场和温度场进行分析,给出在一定工况下对称通道内流体的流动和换热会出现偏斜等非线性现象的情况.数值模拟结果表明,存在临界雷诺数Rec使流体流动和换热形态发生转变,当Re超过Rec时,流体流动和换热不仅有对称解,还有非对称解;当Re继续增大时,流体流动和换热出现振荡.通道的几何尺寸及后缩段(表现为ER及AR)都对Rec产生影响.分析结果表明,当Re超过临界雷诺数Rec时,同一截面处上下壁面的局部努塞尔数Nu也由对称向非对称转变,上下壁面出现最大局部Nu的位置也不同.

阶梯式涡流场涡运动特性研究

针对收缩管内收缩截面处复杂的流动情况,运用Fluent中的LES湍流模型,模拟了不同雷诺数、不同突缩比下收缩管内的流动状态,分析了不同流动状态下收缩截面下游涡流区的形成过程,通过监测下游的压力变化,探究了涡脱频率的影响因素。结果表明:在层流状态下,涡流区内仅存在一个回流涡结构,流动稳定,不存在涡脱现象;在湍流状态下,涡流区的长度不稳定,涡流区中存在多个涡结构,脱落涡在合并多个主涡后从涡流区脱出;脱落涡的强度及涡脱频率随雷诺数的增大和突缩比的减小而增大。

泥石流中漂木的运动和拦截特征

泥石流中携带的漂木往往具有很大的冲击破坏力,并且在沟道突缩处容易堵塞形成临时堵塞体造成严重的次生灾害。考虑漂木尺寸、漂木量以及泥石流密度等因素对漂木的影响,通过理论分析和模型试验研究了漂木的输移和在沟道突缩处的堵塞规律。通过理论分析和试验结果分析发现:漂木在泥石流流体表面向下游运动过程中由于两端受力不均匀会发生旋转使其长轴方向趋于平行于上游泥石流流向,这一现象随泥石流容重变小越明显;漂木尺寸对漂木拦截率有一定的影响,在漂木相对长度比L/B≤0.75时,对漂木拦截率影响较小,漂木被拦截的类型均为盲区停积型,漂木相对长度比0.75<L/B<1时,漂木拦截率增大,但是在漂木相对长度比L/B=1时,由于发生堵溃现象拦截率下降,随后漂木堵溃现象减弱,拦截率又逐渐增高,此时拦截类型主要为横向拦截型,理论分析和试验数据较一致;漂木量对漂木拦截率也有较大影响,在总体上,漂木拦截率随着漂木数量的增加而增加,当漂木数量N<120时,被拦截数量较少,漂木的长度对其基本没有影响;漂木数量N>120时,随着漂木数量的增大,多根漂木同时到达沟道突缩处的几率增大,漂木拦截率增大。综上可知,泥石流容重、漂木数量和漂木相对长度对漂木的堵塞均有较大影响,探讨漂木在泥石流中的输移和堵塞规律以及了解漂木致灾特征以及工程防治具有重要的指导意义。

圆柱绕流滴灌灌水器构建及其水流特性的数值分析

为了进一步了解圆柱绕流灌水器内部流动机理和外部水力性能,应用FLUENT软件对其内部流动及水力性能进行数值分析,发现水流在流道单元内存在明显的主流区和涡漩区,主流区水流紊动强烈。对150个流道单元的数值计算结果显示,每个流道单元的压降为630 Pa,流道的流态指数为0.527,100 kPa工作压力时的流量为1.76L/h。初步研究结果表明,圆柱绕流流道过流断面大,水流紊动强烈,消能效果良好,抗堵塞性能强,具备构建性能良好的滴灌灌水器的条件。

平行多微通道入口突缩压降系数的实验研究

本文实验研究了平行多微通道入口处的特殊突缩结构所引起的单相气体流动压力损失。通过测定压缩空气流经通道入口前后的温度、压力和流量,得到了压力损失系数与单个微通道内流体Re数(3100～19000范围内)之间的关系式,与相关文献结果对比发现,现有的基于常规尺寸和微细尺寸的单通道突缩压降系数经验关联式不能正确预测平行多微通道入口突缩压力损失系数随Re数的变化。另外该关联式还能较好地预测饱和水蒸气的单相流动突缩压降系数。