管道车不同荷重时筒装料管道水力输送特性

针对目前农产品运输中存在的主要问题,提出了一种具有应用前景的筒装料管道水力输送技术。对管道车不同荷重时筒装料管道水力输送的一些水力特性进行了试验研究,结果表明,荷重与管道车平均速度几乎呈反比的线性关系,并且发现管道内各断面液体的压力变化,与管道车荷重也有密切关系。

不同型号的管道车在管道中运移的水力特性

针对传统管道水力输送的不足,提出了一种新型的节能环保运输方式:筒装料管道水力输送.管道车是此种输送方式的核心部件之一.采用理论分析与模型试验相结合的研究方法,对管道车的受力特点进行了分析,并探讨了不同型号的管道车在管道中运移的水力特性.结果表明,管道车的结构形式对其运行速度和输送能耗都有重要影响;型号为150 mm×80 mm的管道车运行速度和输送能耗都最大,型号为100 mm×80 mm的管道车次之,而型号为150 mm×70 mm的管道车最小.研究成果为进一步改进管道车结构提供了借鉴.

管道车在不同雷诺数条件下的输送特性

针对传统运输工具存在的能源危机问题,提出了筒装料管道水力输送技术,设计了一套旨在研究管道车输送特性的智能试验系统.通过对管道车进行动力学分析,划分了管道车的运动阶段,揭示了管道车运动的主要动力来源.采用理论分析与模型试验相结合的方法,探讨了管道车在不同雷诺数条件下的输送特性.试验结果表明:随着雷诺数的增大,管道车的运行速度、环状缝隙流速以及管内水流速度都增大,但增大的幅度不同,即环状缝隙流速的增幅最小,管内水流速度次之,管道车速度的增幅最大.当管道车运行速度、环状缝隙流速以及管内水流速度三者相等时,管道车的运行是最平稳的.此外,随着雷诺数的增大,管道车的输送量呈现先增大后减小的趋势,雷诺数范围在160 000～210 000时,输送量最大.最后,根据质量守恒定律建立了管道车在不同雷诺数条件下运动的数学模型,并与试验结果进行了对比分析,其最大相对误差不超过9%.

粗骨料高质量分数充填料浆管输水力坡度模型及其应用

基于宾汉姆流变模型和非牛顿流体力学理论,采用L管试验装置,利用3因素3水平正交设计方案,通过回归分析得到各因素对粗骨料充填料浆流变特性的影响规律,进而构建粗骨料充填料浆管道输送水力坡度数学模型,根据极差分析结果优化方案。研究结果表明:水力坡度与料浆质量分数呈正相关,与水泥添加量、粉煤灰掺量呈负相关,与流速呈线性关系;采用优化方案进行工业试验,结果显示料浆流速范围为1.91~2.13 m/s,对模型修正后水力梯度相对误差不超过4.00%。

筒装料管道车在不同流量下运动时水力特性研究

为探寻筒装料管道车水力输送的较优输送流量,采用模型试验与理论分析相结合的方法,分析了管道车在不同流量条件下运动时的水力特性。试验结果表明:同一型号的管道车在运动过程中,对某一特定的管道断面而言,流量越大,管道断面中的测压管水头越高;对于同一断面,流量越大,管道车车速也就越大,越早通过这个断面,断面测压管水头也就越早发生变化;流量大小变化不影响管路沿程测压管水头的下降趋势,无论管道车运动到哪个断面,这种整体下降趋势都不会改变,只是下降的幅度不同;而输送效率随流量的增加表现出先增大后减小的趋势。研究成果可为寻求较优的输送流量提供参考。

导叶长度对囊体间断面螺旋流流速特性的影响

为研究囊体表面的导叶长度对囊体管道水力输送特性的影响,该研究以导叶长度为控制变量,通过物理模型试验对囊体间断面的螺旋流流速特性进行了研究。结果表明:不同导叶长度下囊体间各断面的轴向流速分布基本相同,从轴心处沿径向呈现先增大后减小的变化趋势,且随着导叶长度的不断增长,囊体间各断面轴向流速的波动减小,轴向流速分布更加均匀。不同导叶长度下囊体间沿程各断面的周向流速梯度均呈现出先减小后增大的变化趋势,而周向速度最大值和最小值均出现在靠近上游囊体的区域,且周向流速随导叶长度的增加而增大,最大值能达到1.2 m/s。不同导叶长度下,靠近上游囊体区域的径向流速梯度最大,而囊体间中部断面的径向流速梯度较小,且随着导叶长度的增长,同一断面的径向流速分布逐渐趋于均匀。不同导叶长度下,同一测环上的轴向、周向和径向流速均呈现波浪状分布,其分别在–1.2~3.5、–0.6~1.2和–1.6~1.2 m/s之间波动。且受囊体支脚的影响,轴向、周向以及径向流速值在测轴为60°、180°、300°位置处均出现极值。该研究成果可为囊体管道水力输送的优化设计提供理论依据。

不同直径比管道车运移时的水力特性

筒装料管道水力输送作为一种新型管道水力输送技术,通过在料筒两端分别安装带有万向滚珠的支撑,成功解决了料筒在管道中的悬浮问题并降低了磨损。以直径比为0.5、0.6、0.7、0.8的管道车为研究对象进行试验分析。结果表明:对于既定的管道,流量存在一个阈值Q中,当流量小于阈值时,管道车的平均速度随直径比的增大而增大,当流量大于阈值时,随着直径比的增大,管道车的平均速度表现为先减小后增大的变化趋势,在直径比为0.6左右时,管道车的平均速度最小;管道车在载荷、流量、车长和导流条安放角等参数一定的条件下,随着直径比的增大,总能耗表现为先减小后增大的趋势,总能耗最小值出现在直径比为0.6的工况附近。

镜铁精矿长距离管道水力输送的探索

长距离管道水力输送技术在铁精矿输送领域逐步推广应用,其优势在应用中得到了较好的体现。镜铁精矿的长距离水力输送在世界范围内尚无先例,对其进行了试验研究和理论分析。镜铁精矿因其特殊的片状结构,沉降特性和流变特性与常规铁精矿存在较大差异,对实际应用带来较大不利影响。

基于流固耦合的管道双车振动运移水力特性研究

为了探究流固偶合作用对筒装料管道水力运输流场水力特性的影响,采用商用ANSYS Fluent 12.0软件对管道流场和管道双车结构响应进行联合求解,并分析管道双车在平直管道振动运移的水力特性。管道流场计算采用雷诺时均动量方程和RNG k-ε湍流模型,管道双车结构响应计算采用刚体运动方程。结合模型试验,分析轴向流速及测压管水头,并将模拟结果与试验结果对比。结果表明:模拟结果与试验结果一致,最大相对误差不超过5.36%,说明采用流固耦合方法求解管道双车在平直管道振动运移的水力特性是可行的;管道双车瞬时速度与间距均在微小范围内呈不规则振动变化,可将管道双车振动运移视为恒定运动。

管道车环状缝隙流水力特性

为进一步研究筒装料管道水力输送技术并完善动边界同心环状缝隙流理论,探讨了管道车在平直管段中不同雷诺数稳定运行时所产生的缝隙流水力特性。在动边界条件下,缝隙流的平均流速和管道车速度随输送雷诺数的增大而增大;在缝隙流内部,最大流速出现在距离动边界2mm处;在距离动边界14.5mm附近出现增压减速的现象;对同一位置,动水压强与雷诺数成幂函数关系。根据缝隙流随雷诺数的变化特性,从运行速度与能耗比的角度提出了最佳输送雷诺数的概念和确定最佳输送雷诺数两种方法,对筒装料管道水力输送技术在实际工程中的应用提出了合理化建议。

基于流固耦合的管道车振动运移水力特性数值模拟与试验

鉴于传统运输方式在环境污染与能源危机方面存在的问题,提出了一种新型节能环保的运输方式——筒装料管道水力输送技术。为了进一步分析管道车在平直管段振动运移的水力特性,采用ANSYS Fluent 12.0对管道车结构响应和管道内部流场进行流固耦合数值模拟,其中流场计算采用RNG k-ε紊流模型,结构响应计算采用结构动力学方程。结果表明:模拟值与试验值基本吻合,且相对误差不超过4.8%;管道车在平直管段的瞬时速度在一定范围内呈不规则振动变化,可以将管道车的振动运移视为恒定运动;管道车近壁面流场区域的沿程测压管水头呈"W"型分布规律;管道车运移时平均能耗与管道流量之间呈线性变化趋势。该研究对进一步准确掌握管道车在平直管段振动运移过程中轴向流速与压强的瞬态变化特性具有重要的参考价值。

管道双车在不同车间距下车间螺旋流轴向速度特性研究

为进一步研究筒装料管道水力输送技术,了解管道双车在不同车间距下车间螺旋流速度特性,得出管道双车的最优运行间距。采用模型试验、理论分析相结合的方法,研究了双车间距分别为10、30、50、70、90cm情况下管道双车间螺旋流轴向速度特性。试验采用两个相同型号的管道车模型在水平光滑的有机玻璃圆管内完成,流量恒定控制为30m^3/h。结果表明,间距为10、30cm时,水流紊动混掺强烈,圆管周围间隔120°存在三个速度极大值区域,而圆管中心为速度极小值区域;间距为50、70cm时,圆管周围已无明显的涡形区域,圆管中心区域速度梯度较小,水流相对比较稳定;间距为90cm时,水流稳定,与无管道车时满管水流断面流速分布类似。由此得出,管道双车的合理间距为50~70cm。

筒装料管道水力输送动边界环状缝隙流水力特性数值模拟

针对农产品长距离输送中存在的运输效率低和输送成本高等问题,提出了一种具有应用前景的农业机械运输方式—筒装料管道水力输送技术。该文基于Fluent软件,采用RNG k-ε湍流模型、6Do F耦合模型以及PISO算法对动边界环状缝隙流进行数值模拟,分析不同环状缝隙宽度对动边界环状缝隙流场水力特性的影响。同时,对不同环状缝隙宽度条件下管道车在平直管道的运移进行模型试验,并将试验结果与模拟结果进行对比。结果表明:模拟结果和试验结果基本一致,最大相对误差不超过5.3%;动边界环状缝隙流中管道静边界区域压强呈现出进口区域压强降低,中间区域压强升高以及出口区域压强再次急剧降低的变化趋势;动边界环状缝隙流的水力特性不仅受到管道车动边界结构参数的影响,而且还受到管道车动边界上、下游管道内部流场的影响。该研究不仅完善了动边界环状缝隙流的相关理论,而且为进一步探究筒装料管道水力输送中动边界环状缝隙流水力特性提供了一种切实可行的研究手段。

不同环状缝隙宽度下管道车车后断面轴向流速特性研究

管道车车后流场作为柱系绕流流场的一部分,尾迹绕流可能会对管道车柱系结构产生影响,进而影响管道车柱系结构稳定性。为此分析了4个不同缝隙宽度下管道车车后断面的轴向流速特性。结果表明,车后断面轴向流速受管道车结构影响呈区域性分布;距离管道车一定时,环状缝隙越小,相同断面轴向速度变化幅度越剧烈;管道车车后轴向流速变化幅度沿程减小,管道车对水流的影响沿程衰减,速度大小沿程向断面平均流速靠拢。

导流条安放角对动边界缝隙流水力特性的影响

为了进一步探讨不同导流条安放角对管道车动边界环状缝隙流水力特性的影响,采用模型试验和理论分析相结合的方法,对管道车导流条安放角变量分别为10°,15°,20°以及25°的动边界环状缝隙流场的水力特性进行研究.试验测试断面位于试验系统的平直管段,管道流量条件为40 m3/h,管道车荷载为600 g.研究表明:随着管道车导流条安放角的增加,管道车运移时动边界环状缝隙流的轴向流速与周向流速的最大值将逐渐增大,径向流速的最大值将逐渐减小,断面压强呈现出先增大后减小的变化趋势;同一导流条安放角条件下,lc×dc=100 mm×70 mm(lc为管道车的料筒长度,dc为管道车的料筒直径)管道车动边界环状缝隙流的周向流速与径向流速最大,lc×dc=150 mm×60 mm管道车动边界环状缝隙流的轴向流速与压强最大;动边界环状缝隙流水力特性的变化主要存在于导流条两侧的近壁面流场区域.研究不仅丰富了环状缝隙流的相关理论,而且为管道车导流条的设计提供了理论基础.

管道车在平直管段振动运移水力特性分析

近年来,传统运输方式存在交通堵塞、能源危机与环境污染等问题,已严重制约经济社会与生态环境的可持续发展。筒装料管道水力输送是一种集节能和环保于一体的运输方式,能够克服传统运输方式的不足。为分析管道车在平直管段振动运移水力特性,对管道流体域与管道车固体域进行流固耦合求解,并将模拟值与试验值对比。结果表明:管道车瞬时平动速度与瞬时转动角速度呈波动变化,可将其运动视为振动运移;导流条安放角增加引起管道车平动速度与转动角速度增大;环状缝隙流与管道流体掺混引起管道车下游压强先降低后升高;管道车振动运移时流速分布一致,而压强分布呈现降低趋势;导流条安放角增加使得平均压降系数呈先减小后增大,当安放角为24°,平均压降系数最小。该研究将为筒装料管道水力输送实际应用提供理论基础。

管道双车车间螺旋流周向速度特性研究

考虑到筒装料管道水力输送技术在研究内容方面所存在的欠缺,在管道流量为40 m^(3)/h条件下,运用粒子图像测试技术对管道双车车间水流速度进行了测量,并结合相关理论对管道双车车间水流周向速度特性进行了分析。试验中采用的管道车模型型号相同,均为150 mm×70 mm,所带导流条长度为150 mm,安放角为15°,输送管道内径为100 mm。研究结果表明,水流经过管道车刚进入车间时,车间截面周向速度的最大值和最小值都位于管道车与管壁的缝隙所对应的区域,而且此区域内速度较小的位置与管道车支脚安装位置相对应;测试截面同一测轴上测点周向速度随测环半径的增加先增加后减少,且截面周向速度变化梯度沿程变小;同一测环上测点的周向速度随着测轴角度的增加呈现波浪形的分布;管道双车车间沿程各截面中,在距离后车75~111 mm范围内周向速度的截面分布较为均匀。

管棚钻机液压系统设计

对管棚钻机负载特性进行分析,确定了液压系统设计方案,并对主要回路使用的两负载敏感泵进行了选型,通过现场使用所选液压泵符合要求。

管道双车在不同车间距下的后车流场特性研究

为进一步探讨筒装料管道水力输送过程中管道双车在不同车间距下缝隙螺旋流流场特性,采用模型试验、理论分析相结合的方法,对双车间距分别为10、30、50、70、90 cm工况条件下管道双车中的后车缝隙螺旋流流场特性进行了研究。试验采用两个相同型号的管道车模型在水平有机玻璃圆管内完成,流量恒定控制为30 m^3/h。研究结果表明:管道双车合理间距为50~70 cm;车中断面轴向速度极差与管道双车间距相关性较大,车间距越大,极差越小,并逐渐趋于稳定,而轴向速度上界与间距无关;切向速度比轴向速度小,切向速度的不均匀系数比轴向速度的大。

尾水连接管对抽蓄电站相继甩负荷工况影响

抽水蓄能电站多采用一洞多机的输水系统布置型式,运行过程中会出现相继甩负荷工况,导致尾水管内产生负压,可能出现液柱分离及弥合水锤现象。本文建立了含尾水连接管的抽水蓄能电站过渡过程数学模型,结合厦门抽水蓄能电站,分析了设置尾水连接管对抽水蓄能电站相继甩负荷工况尾水管进口最小压力的改善作用机理,并研究了不同连接管管径对过渡过程控制参数的影响。结果表明:尾水连接管的设置可有效增大相继甩负荷工况下后甩机组尾水管进口最小压力,同时增大尾水连接管管径可以增大尾水连接管内水流对于两端压力差的敏感性,对两侧尾水管的压力平衡作用越明显,对后甩机组尾水管进口最小压力的改善作用更加显著。