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。     

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。     

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。     

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。     

取代90度圆弯管的一种新型弯管

在各种工业管道系统中局部阻力往往占有很大的比重。为了节约能源,引起了国内外对局部阻力研究的重视。对90度圆弯管阻力问题的研究,目前应用于生产实际的经验公式、图表比较多,所得局部损失系数ζ的数值差别也较大。以下列所得ζ较小的经验公式为例式中:d──圆管直径;R──圆管曲率半径。主要是增加曲率半径R,就可得较小的ζ值。但最少也只能以0.131为极限。这里介绍一种可以取代90°圆弯管的新型弯管──90°椭圆形圆弯管。根据实验资料和理论分     

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。     

变径弯管的计算方法及其CAD

变径弯管是管道工程中一种常见的连接弯头，长期以来一直是采用手工计算和手工绘图，缺少系统的计算方法与公式。本文从管道工程设计需要出发，从理论上和实际应用上解决了变径弯管的计算，并研制出一套较完整的ＣＡＤ软件，实现了弯径弯管设计绘图的自动控制。     

弯管阻力损失及流场特性数值模拟

为了探讨弯管的阻力损失规律及流场特性,基于标准k-ε湍流模型及其SIMPLE解法,对DN75、弯曲半径R=200 mm的90°弯管进行了数值计算,结果表明:弯管的阻力系数随雷诺数的增大先减小后趋于稳定,在Re1.2×10~5后进入阻力平方区;通过弯管的压力降幅很大,可达74.1%,造成很大的水头损失;水流在转弯断面的压力分布和流速分布很不均匀,在外管壁处压力增大、流速降低,在内管壁处压力降低、流速增大,经过转弯后压力和流速梯度逐渐减小,分布逐渐均匀。     

弯管的计算机辅助设计与绘图

平面弯管的计算机辅助设计与绘图，以ＡｕｔｏＣＡＤ为图形支撑软件，以Ｃ语言为编程语言，通过．ＤＸＦ文件，将Ｃ语言程序的计算结果与ＡｕｔｏＣＡＤ的图形显示连接起来，在ＡｕｔｏＣＡＤ系统下显示和输出设计图样。平面弯管的计算机辅助设计与绘图具有以下特点：（１）计算简便，数据准确，所有计算点都用坐标值标出，便于弯管制作与安装；（２）程序简短紧凑，利用图形函数库和汉字函数库，使程序简短，明了；（３）设计，绘图     

黄河下游滩区水动力条件及阻力特性变化分析

黄河下游滩地是蓄滞洪水的主要场所，滩区边界的条件对滩区水动力条件和阻力特性产生了较大影响，通过系统分析漫滩洪水期典型滩区实测资料表明，近年来滩区阻力建筑物增多，局部水头损失增大，水动力作用明显减弱，滩区水面比降仅为大河比降的1/3～1/2。同时；滩区面积增大，植被增加，滩地阻力也增大，若直接采用大河比降反求滩区糙率系数，结果比实际糙率偏大很多。因此在用水文学和水动力这学数学模型进行黄河下游排洪能力计算过程中，应注意滩区比降与糙率的率定及匹配。     

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。     

PVC连接弯头的水力特性数值模拟

为了研究PVC弯头的局部阻力和水流流态特征,对DN50和DN75两种PVC承插式90°弯头的水流特性利用CFD中的fluent软件进行了数值模拟,结果表明:不同管径弯头的局部阻力系数与雷诺数的关系曲线的变化趋势基本一致,压力在弯头拐角外侧压力最大,在下游管段内侧靠近弯头的位置压力最小。     

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。     

微灌管道局部水头损失扩大系数的修正

根据微灌水力学原理,修正了微灌管道局部水头损失扩大系数,并对影响局部水头损失扩大系数的因素进行了敏感性分析。结果表明:当微灌管道出水口较少及进口端长度不等于出水口间距时,采用修正后的微灌管道局部水头损失扩大系数可以提高管道总水头损失的计算精度。     

液体推进剂管路局部损失及瞬变流动数值模拟

在对某型号液体火箭发动机推进剂供应管路进行关机水击数值模拟的过程中,针对推进剂供应系统管路复杂,有特殊的阀门和五通等非标准元件的特点,利用Fluent模拟了非标准元件的局部流动过程,得到相应的局部流动阻力,进而应用特征线法对关机水击的瞬变流动进行数值计算,考虑了阀门关阀特性和流体汽化等各种情况,计算结果和热试车实测结果相当吻合.该文计算方法和结果可为液体火箭发动机系统安全设计提供参考,为有非标部件的管路系统水击估计提供途径.     

输油管道工程特征及其水土流失防治措施——以平原区和丘陵区为例

为了在输油管道建设过程中采取合理的水土流失防治措施,减少水土流失,对输油管道工程的项目组成、施工组织进行了分析,重点介绍了一般管道敷设和穿越公路、铁路、河流段管道敷设施工工艺。在平原区和丘陵区作为一级分区的基础上,将输油管道工程分为管道作业带区、穿越工程区、站场阀室区、施工便道区和施工生产区5个防治分区。对分段管道的防治目标值加权平均得到工程的水土流失防治目标值,在此基础上分别确立了平原区和丘陵区输油管道工程的水土流失防治措施体系,分析工程措施、植物措施和临时措施的特点,因地制宜地采取合理措施来减少输油管道工程建设过程中的水土流失。研究成果为输油管道工程的水土流失防治措施提供了参考依据。     

桥墩影响下弯槽冰塞形成临界条件和冰厚变化的试验研究

天然河道中,桥墩的存在改变了局部水流特性,对冰塞形成及演变产生影响。通过模型试验,研究了桥墩存在及桥墩位置不同时对冰塞演变过程的影响,试验结果表明:桥墩的存在改变了桥墩附近的水流结构,使得桥墩附近水流输冰能力相对增大,冰塞厚度减小;相比于将桥墩安置在两弯连接直道段,将桥墩安置于弯道顶点处时,桥墩附近水流输冰能力增大;在两弯连接的直道段和弯道顶点处同时放置桥墩时,弯道平衡冰塞厚度介于单墩放置于两弯连接的直道段与单墩放置于弯道顶点处时的弯道平衡冰塞厚度之间。     

高水头多弯段压力管道水下检查技术研究与应用

水工建筑物的现场检查是保障电站运行安全的重要手段,受检查手段的限制,高水头水电站压力管道的检查长期无法正常开展。结合二滩水电站工程实际,开展了压力管道水下检查方法研究,在压力管道充水状态下,采用遥控式水下机器人(ROV)进行水下摄像检查,首次实现了遥控式水下机器人检查技术在高水头多弯段项目检查中的应用,检查结果达到预期要求。相关技术可供类似工程的后期运行维护人员借鉴。     

河道中弯道水流对穿越管道的作用

基于几种典型河弯断面,对因河势演变和弯道水流而对裸露于弯道水流中的穿河管道产生的纵向和横向水流冲刷,纵向绕流产生的升力和压差阻力及横向环流间诱导速度产生的动量和动量矩等作用进行了研究.因这些作用是沿穿河管道纵向和横向连续变化的,故在进行类似的工程设计和施工时,应通过水工模型试验或数值模拟计算,对其进行研究,以确保穿河管道的安全.