90°弯管Z形组合局部阻力特性研究

90°弯管的Z形组合是电厂各种管路系统中典型的形变件组合形式,因管路布置空间狭小,故弯管间会产生不同程度的局部阻力相邻影响。采用Realizable k-ε湍流模型对两种间距的组合弯管进行数值模拟研究,采用间距为5倍管径的组合弯管试验结果对数学模型参数及方法进行了验证,并据此开展了间距为0的组合弯管数值预报模拟。通过对比分析两种组合弯管轴向流速、横断面二次流及阻力损失沿程变化,结果表明,两种组合弯管在下游弯管中流速分布表现出较大差异,弯管间距为0时下游弯管内水流轴向流速分布更加不均匀、二次流发展更成熟,组合弯管综合局部阻力损失更大。     

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，可直接在指明的水力条件下使用。     

有压输水管道孔板局部阻力相邻影响试验

为研究有压输水管道的局部阻力相邻影响及其对总局部水头损失大小的影响,采用模型试验方法对总局部阻力系数随相对间距的变化关系进行了试验研究。试验结果表明:当孔板相对间距Ls/d≥9时,按照传统公式计算孔板产生的总局部水头损失结果与实测值最大相对误差不超过1.2%,而当Ls/d9时,孔板产生的总局部水头损失的实测值远小于传统公式的计算值,最大相对误差达到197.6%;相对间距较大时,不需考虑孔板间距的影响,而相对间距较小时,孔板间存在相邻影响,并且相对间距越小影响越明显,计算总局部水头损失必须考虑局部阻力相邻影响,需用相邻影响系数对传统计算公式进行修正。     

直角Z形组合双弯管流动特性的研究

多片焊接弯管是火、核电厂循环供水管路系统中应用最多的形变件，最常见的安装形式是两个弯管的0°组合。当弯管间距较小时，会出现上、下游弯管管内流动的相互影响。本研究采用二维激光多普勒测速仪和五孔探针测得4片90°弯管Z形组合在不同弯管间距下水流特征断面上的三维流场、压力分布以及紊动特性的沿程变化等。并以此探求双弯管局部阻力相邻影响的机理。限于篇幅，本文仅对测得的水平直径轴向流速分布以及特征断面上二次流形态进行了分析，指出双弯管间相邻影响系数的变化规律受弯管二次流动、涡流区、弯管进出口流速核大小以及上、下游弯管间流速分布调整程度等4个方面的制约；弯管间过渡直管段的长短是改变局部阻力相邻影响的关键因素。     

人工植被分布变化对坡面流阻力及局部水头损失系数的影响研究

基于室内坡面流实验,研究了人工植被分布变化对坡面流水动力学特性的影响。试验包括"细管整齐排列"、"细管1/2错开排列"、"细管1/4错开排列"、"粗管1/2错开排列"等植被分布方式。研究结果表明植被分布变化对坡面流扰动程度的影响显著,从而使得不同植被分布方式下的坡面流达西阻力系数、局部水头损失系数差异性很大。而随流量增大达西阻力系数、局部水头损失系数都呈现先减小后增大的趋势。     

涉水建筑物局部阻力简化计算研究

基于圣维南方程的一维数学模型,反映水流阻力大小的独立参数仅有糙率,而新建涉水工程后,由于过水面积的减小和滞流区的存在,河道的局部阻力发生变化,不能再用原有的糙率反应局部河段的阻水情况。作者在局部河段上建立局部损失与沿程损失的关系,得到了新建工程后局部河段综合糙率n与局部损失系数的转换公式,并结合某天然河道新建桥梁的实例,对河道经过合理概化后,应用伯努里方程(采用局部损失系数)和圣维南方程(采用局部河段综合糙率n)的一维模型分别进行比较计算,二者结果规律一致,大小基本相同,验证了所建立的转换公式,表明利用转换公式得到新建工程后的糙率能够较真实地反映工程局部的阻力情况。     

长距离大口径输水管线摩阻系数及局部水头损失系数研究

针对长距离、大口径PCCP输水管摩阻系数n值及局部水头损失系数ξ值经验数据较少的情况,根据对已经实际运行四年的珠海市平岗泵站咸期供水配套工程中的输水管(长21km,管径DN2 400)进行监测和数据分析,推算出较为合理的n值、ξ值和局部水头损失比例,以供今后类似工程参考。     

芦苇密度与阻力的关系

实测了模型芦苇丛中流速沿水深的变化,结果表明流速为常数的假定是可以接受的;基于流速为常数,在理论上得到了植株密度和糙率的关系,实验结果证实了它是正确的;实验结果还证实了在试验的芦苇密度范围内单株的综合租力系数和植株密度无关,并给出了CD和n的换算关系。     

大管径渐放管及焊接钢弯管局损系数简析

本文运用数学分析的方法,得出焊接钢弯管的管径与局部水头损失系数之间存在显著的对数相关关系;渐放管的d/D和(D/2)1/6与局部水头损失系数之间存在显著的多元回归关系。从而较好地解决了困扰设计者的大管径焊接钢弯管及渐放管的局部水头损失系数的取值问题,对水利工程设计具有较强的实用价值。     

关于管路突然扩大局部阻力系数的研究

在管路设计中 ,经常遇到局部阻力系数的确定。突然扩大局部阻力系数是通过理论确定的 ,通过对三种突扩情况下的局部阻力系数的实验研究 ,结果发现突扩阻力系数不但与两过流断面有关 ,而且还和流速有关。通过实验研究 ,确定了突扩阻力系数与流速及过流断面之间的关系     

管路突然扩大时局部水头损失的数值模拟

选取了Spalart-Allmaras湍流模型,对Re＜5500时管路中突然扩大的局部水头损失进行了数值模拟.计算结果表明:模拟得到的测压管水头与试验值吻合较好,用断面平均速度计算速度水头时,若取动能修正系数为1.0,则会使局部水头损失的计算值较实际值偏小,速度水头计算方法的影响远大于突然扩大管路的沿程损失对局部水头损失系数的影响.     

圆断面90°弯管局部水头损失的数值模拟

利用fluent软件,选取标准k-ε湍流模型,对90°圆断面弯管在雷诺数为60000时的局部损失进行了数值模拟。结果表明:标准k-ε湍流模型能较好地预测弯管内由于离心力造成的二次流,弯管内流场及压强分布与试验值吻合较好,计算得到的局部损失系数与试验值基本一致,从而验证了数值模拟方法对弯管局部损失计算的有效性。     

结点局部能量损失对管网水力计算的影响

对于管径较大、管段长度较短的管网,结点处的动量交换和局部能量损失显著影响管网中管段通过流量的计算结果。进行管网水力计算时,忽略结点处的局部能量损失或采用不变的局部能量损失系数均是不合适的。文中分别应用三种计算方法,即忽略结点处局部能量损失、采用恒定不变的结点局部能量损失系数,以及根据试验成果所得的与水流条件有关的半经验公式,针对短管段构成的管网系统进行了计算比较,管段流量的计算结果相差很大。研究结果还表明,与同一结点相接的各管段间存在显著的能量交换,因此,忽略或采用恒定不变的能量损失系数均不能正确地反映这些水流现象。     

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。     

环翼式桥墩局部冲刷防护试验

基于桥墩局部冲刷原理,在传统防冲刷保护措施的基础上设计了一种能改变桥墩迎水面流态的新型环翼式桥墩,在不同流速、有无环翼式挡板以及不同的挡板位置下,试验研究了环翼式桥墩的局部防冲刷效果。研究结果表明,环翼式挡板可有效减小桥墩的局部冲刷,当桥墩上的挡板与河床的距离约为水深的1/3时,与无挡板的桥墩相比近底垂向流速最大可减小96%,最大冲坑深度可减小57.6%,环翼式桥墩防冲刷效果明显。     

水电站进水口渐变段局部水头损失研究

为研究水电站进水口渐变段局部水头损失,分别针对渐变段长度、隧洞长度和圆形隧洞直径三个影响因素,采用CFD方法模拟了15种进水口渐变段,进行数值分析。在此基础上,通过量纲分析研究了水电站进水口渐变段水头损失的敏感性。结果表明:水电站进水口渐变段局部水头损失与渐变段长度、隧洞长度和圆形隧洞直径有关;渐变段长度、隧洞长度对局部水头损失影响较小,而隧洞直径对局部水头损失影响较大。研究结果可为水电站进水口渐变段设计计算提供参考。     

河湾岸坡泥沙起动流速研究

通过对河湾岸坡上泥沙颗粒的受力分析,建立了相关的泥沙起动模式,从理论上推导出了对应的起动流速公式。与顺直河床的泥沙起动公式的比较表明,沙莫夫公式只是本文公式的特例。在概化的河湾岸坡水力学模型上,系统研究了不同弯道半径、水深、流量及岸坡坡度情况下泥沙的起动流速。通过验证比较表明,用本文所给公式计算的河湾岸坡泥沙起动流速与试验实测资料和前人的研究成果基本一致。