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。     

管道车平稳运移时的环隙流速分布特性

管道车平稳运移时环隙内水流流速分布特性关系着管道车与水流相互作用,从而也会影响管道车的运动特性与管道内的水力特性。通过物理试验与理论分析的方法研究了管道车平稳运移时环隙内水流流速整体与局部分布特性,对比了不同直径的管道车环隙内水流流速分布特性与输送效率之间的关系。结果表明,管道车平稳运移时,环隙进口断面处的流速最大,其次为车中断面,车后断面处的流速最小;靠近管道车壁面处的流速沿程变化较大,且流速大小与管道车速度有关,靠近管壁处的流速沿程变化较小;不同直径的管道车环隙水流流速分布情况影响着管道车的输送效率,当环隙水流流速与管道内水流流速之比接近于1时,管道车的输送效率最大。     

有压管道内管道车稳定运行时下游水力特性研究

管道列车水力输送作为一种高效、环保、节能的物料运输方式，具有较广阔的应用前景。当管道车在管内静止时可将其视为绕交汇式圆柱系结构，而水流绕过该结构后会产生漩涡，从而造成部分能量损失。运用数值模拟、模型试验和理论分析法研究管道车绕流流场下游的水力特性与流场稳定后的空间涡结构。结果表明，不同直径的管道车下游流场的近场区域可分为回流区与射流区，随着向管道车下游距离增加，断面平均流速呈先略微下降再升高的趋势，在1倍管道车特征长度的距离时恢复接近管道来流的平均速度；随着下游远场区域距离的增加，断面平均流速的波动幅值逐渐减小，流场逐渐趋于稳定；流场内空间涡环结构高度破碎；且涡结构在靠近环形缝隙一侧较多，靠近管轴线一侧较少。     

导流条长度对管道双车车间断面水力特性的影响

导流条对水流具有较强的导向作用,对管道内水流流态影响较大。为探究筒装料管道运输中导流条长度对管道双车车间断面水力特性的影响,通过物理试验和理论分析研究车间断面的流速场和涡量场。结果表明,水流经导流条后由稳定管流变为螺旋流,导流条越长,轴向流速越小;周向流速随着导流条长度的增加而增加,其大小与轴向流速为同一量级;径向流速的分布比较紊乱,在轴心处大部分为负值,在管壁处大部分为正值;断面平均涡量随导流条长度增大而增大,涡量大小关于中轴线对称分布,但方向相反。     

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。     

不同导流条安放角下管道双车车间断面周向流速分布特性

为了进一步研究管道双车车间断面螺旋流的水力分布,选取5种导流条安放角(5°、10°、15°、20°、25°),利用粒子图像测速仪(PIV)测量试验管段内管道双车车间流场,分析不同导流条安放角下管道双车车间断面中螺旋流周向流速的分布规律.结果 表明,随着导流条安放角的增加,周向流速分布呈旋转对称的分布趋势;导流条安放角为...     

导流板对霍戈文矩形燃烧器流场均匀性影响的试验和模拟研究

流场均匀性对于提高热风炉风温具有重要意义。针对双导流板结构的热风炉矩形燃烧器,采用试验和数值模拟的方法对其流场均匀性进行了研究,考察了导流板间隙对燃烧器出口流速均匀性的影响。试验和模拟结果都表明随着间隙的增大,空气流速分布的均匀性越来越好;出口截面上靠近左右两侧壁面处的流速相对中间区域较大;出口速度呈波浪状分布。模拟结果表明间隙为180 mm时,均匀性指数为0.975,出口流速均匀性最好。模拟与试验结果的相对误差最大为1.3%吻合度高。     

不同导流条安放角下的管道双车车间断面轴向流速特性研究

鉴于筒装料管道水力输送是一种绿色环保的输送方式,通过理论分析与模型试验相结合的方法研究了该输送方式下同型管道双车在不同导流条安放角条件下运行时车间断面的螺旋流轴向流速特性。结果表明,不同导流条安放角条件下,车间各断面的轴向流速分布趋势基本相同,轴向速度均呈现随半径的增加而增加,速度的变化率则随半径的增加而减小;随着车间断面与管道后车支撑体距离的增加,轴向流速整体增加且分布趋于均匀化;随着导流条安放角的增加,相同测点轴向流速变化呈现先增长再保持平稳的状态。研究结果为筒装料管道水力输送技术应用于工程实践提供理论支持。     

基于OpenFOAM的旋转管道螺旋流水力特性数值研究

为进一步深入研究旋转管道产生的螺旋流对流场水力特性的影响,基于开源软件OpenFOAM,构建了水箱-管道出流气液两相流数值计算模型,模拟了竖直管、55°和45°螺旋管三种情况下的水流运动过程,通过分析、比较选定断面处速度分布、断面平均压强、湍动能随时间及空间位置的变化,总结了螺旋流对水平管段水力特性的影响。结果表明,相较于直管道,两组螺旋管道使水平管段螺旋流湍动能明显减小,压强变化趋于平缓不易产生负压,且管道内断面流速分布更加均匀。     

不同雷诺数下90°城门洞形弯道内二次流及动能修正系数的研究

利用FLUENT软件并结合Realizable κ-ε湍流模型,对不同雷诺数下水平面上的90°有压城门洞形弯道进行三维数值模拟,研究了雷诺数为2×104~2×107的湍流区弯道内的二次流、动能修正系数随雷诺数改变的变化规律,并给出了二次流发展情况、流速分布均匀性的判断依据。结果表明,虽然雷诺数为二次流强度的主要影响因子,但位于该区内的雷诺数对二次流并无明显影响;雷诺数越大,水流混掺加剧致使水流越紊乱,而动能修正系数反而越小,断面流速分布越均匀;二次流能显著地削减动能修正系数值,且雷诺数越小,这种削减作用越大;压差系数可作为判断二次流的发展状况的依据;流速峰值与流速平均值的比值可作为判断城门洞形断面流速分布的均匀性的依据,且雷诺数越大,适用性越好。     

闸门开度对泄洪排沙隧洞水力特性影响研究

为揭示闸门开度对泄洪排沙隧洞水力特性的影响规律，建立了不同闸门开度下的排沙隧洞二维模型，采用VOF法和标准κ-ε紊流模型对泄洪排沙隧洞易磨蚀断面流场进行三维数值模拟计算，获得了闸门附近的流态、流速、压强等水力特性，并对比分析了不同闸门开度下的水力特性，得到了闸门处至挑坎之前的空化数。结果表明，当闸门小于1/2最大开度运行时，闸门开度越大，隧洞水流流态越平顺，临底流速过渡越平顺，且隧洞底板上下游压力差越小；闸门开度越小，有压洞内流速越小，容易造成泥沙淤积；闸门开度越大，对隧洞整体运行越有利。研究结果对水工隧洞闸门的运行开度优化及闸门底坎抗磨修复具有指导意义。     

簸萁形进水流道进水收缩段底面倾角对流道水力性能的影响

为了探究簸萁形进水流道进水收缩段底面倾角对流道水力性能的影响,建立了簸萁形进水流道的进水结构物理模型和水动力学模型,采用雷诺N-S方程和RNGκ-ε湍流模型,对进水收缩段5种不同底面倾角的流道水流流场进行数值模拟。结果表明,底面倾角对流道进水收缩段和喉部的流速分布影响较大,较大的底面倾角使进水收缩段的流线分布密集度和喉部流线弯曲度增大、流速升高,增大了流道水力损失,降低了流道出口断面流速分布的均匀度;较小的底面倾角使进水收缩段的流线分布平顺和喉部流线弯曲度变缓、流速降低,减小了流道水力损失,提高了流道出口断面的流速分布均匀度;进水收缩段底面倾角的大小对流道出口断面的水流速度加权平均角无明显影响;分析不同底面倾角的流道水力性能,在簸萁形进水流道的进水收缩段底面倾角≤3°时,进水流道的水流平顺,水力损失小,流道出口的水流流态满足水泵叶轮室进口的进水条件。     

基于数值模拟的风生流场的量化特性及参数优化分析

为研究风生流场的量化特性,数值模拟了矩形水槽风生流场,分析了风生流数值模拟中风应力拖曳系数和垂向紊动粘性系数两个主要参数的误差。结果表明,风生流场垂向流速分布呈抛物线形,断面平均流速为零,流速回旋中心位于水深1/3处,存在最大正向流速和最小反向流速且流速比为2.41。通过分析风应力拖曳系数和垂向紊动粘性系数误差对数值模拟结果的影响,研究了快速实现风生流数值模拟参数优化的方法。对香溪河流速分布的模拟分析,验证了该流速中存在风生流场,且通过参数优化方法快速实现了风生流参数的优化,与实测值对比表明该方法的精度较高。     

汽轮机静叶表面上抽吸缝对流场影响的数值计算

对开有抽吸缝的平板叶片在不同抽吸条件下的流场进行了数值计算，研究了叶片上的边界层和抽吸缝附近流场的流动特性，计算的出发方程是非相似边界层控制方程和Ｎ－Ｓ方程。分析了抽吸缝进口处的压力与空心吉片内部压力的压差，缝隙宽度，缝隙与静叶表面的夹角以及汽流速度对汉场和边界层厚度的影响。计算结果表明，抽吸使抽吸缝隙附近的速度分布有较大的变化，抽吸缝处的边界层厚度明显减薄，流场的变化程度取决于抽吸压差。另外，缝     

空心静叶缝隙抽吸对蒸汽流场影响的数值研究

在缝隙抽吸条件下,采用Fluent软件对某600MW汽轮机末级空心静叶栅内的蒸汽流场进行了三维数值模拟,讨论了缝隙位置与结构参数对主蒸汽流场的影响。结果表明:随着缝隙位置从叶片前缘向叶片尾缘的移动,汽流总压损失系数逐渐减小。缝隙抽吸使叶栅进口马赫数有所升高,且内弧上的缝隙抽吸对马赫数的影响要大于背弧上的影响;当缝隙角度α=45°时,缝隙抽吸对叶栅进口马赫数的影响较大;缝隙宽度的增大使叶栅进口马赫数升高的幅度也越大。缝隙抽吸对叶片表面压力分布总体影响不大,仅在缝隙附近的汽流静压有较大的降低;随着缝隙宽度的增加,缝隙处的汽流静压降低越大。另外,缝隙抽吸使叶片表面的汽流边界层有所减薄。     

基于PIV测试的天然气流量特性研究

管道内天然气流场的脉动特征是影响计量的重要指标,结构性汇管内天然气流动规律及管内流场湍流强度是引起脉动不稳定的关键。以3种结构性天然气汇管为研究对象,采用PIV流场测试方法,分析不同流量时天然气流场的流速与湍流强度。研究表明:在不同工况下,速度分布均匀,靠近中心区域速度大,靠近边壁速度小,表现为相对充分发展的流动;速度越小,湍流强度越大,管道中间湍流强度相对小,越靠近边壁湍流强度逐渐变大,在距管道中心剖面位置30～50 mm范围湍流强度呈明显上升趋势;相比理想状态,其他工况在距离管道中心的0.04～0.39倍管径处的流场脉动均出现了不同程度的汇管结构性不稳定区;安装整流器的汇管的脉动区域明显小于未安装整流器汇管流场脉动的区域;流量为100和500 m~3/h时整体扰动小,较为适合不同的安装条件。     

燃气轮机喷雾冷却流动与换热数值研究

为了研究燃气轮机空气管道喷雾冷却过程中流场分布、雾滴运动轨迹及冷却效果,基于欧拉-拉格朗日粒子追踪模型开展了喷雾冷却的数值研究,探究了不同雾滴尺寸、喷水量条件下,进气管道内流场特性、温度分布以及压力损失。模型为实测L型进气管道,横截面尺寸为3 m■8 m,直管段长度为11.6 m,竖直段长度为6.9 m,在直管段的端部均匀布置3×8喷嘴阵列,雾化水温度为15℃,喷吹速度为60 m/s,管道空气流速为3 m/s。研究表明：喷嘴雾滴喷入量为零和100%时,出口平面的速度分布标准差分别为0.60和0.71,喷雾对流场分布未产生太大影响;雾滴直径越大在管道内的运动距离越远,汽化长度越长,雾滴直径为50μm时,完全汽化所需长度达14.05 m;喷雾冷却前后压损率分别为12.55%和8.59%,喷雾后总压损减小,流场改善;随喷水量增大,出口气体含湿量增大,出口温度降低,当喷水量为100%时,降温达12.43℃。     

90°交叉弯管混合流场的数值模拟与分析

从基本的数学模型出发,描述了弯管流场的分布规律。采用FLUENT 5.5商业软件对90°交叉弯管内水的温度场进行了模拟求解,并讨论了小管位置与管径的变化对大管内混合流场的影响。结果表明:管路的出口平均温度随小管入口Re数的增加而增大,但增大的趋势逐渐趋缓;小管的不同位置也会影响管路中流场的混合和传热效果,建议其α角在45~60°之间,在此范围外,传热效果变差,并且出口会有明显的温度分层现象。     

600MW汽轮机排汽通道加装导流装置的数值研究

针对某600 MW汽轮机排汽通道出口流场不均匀所造成的排汽压力偏高、经济性降低的问题,对配备双背压凝汽器的汽轮机排汽通道进行三维数值模拟,分析造成排汽通道出口流场分布不均匀的原因,并给出了一种能够极大改善排汽通道出口流场均匀性的导流装置布置方案.结果表明:汽轮机排汽缸的结构、小汽轮机排汽和低压加热器的存在导致排汽通道出口流场分布极其不均匀;在排汽通道内加装合理的导流装置后,出口流场均匀性得到改善,排汽通道的工作性能得到提高,排汽通道总压损失系数仅增大0.5%~2.5%,而静压恢复系数增大6.4%~8.8%,均匀性系数增大10.4%~13.4%.     

横向流速度对旋流式喷嘴雾化影响的数值分析

为了研究横向流速度对旋流式喷嘴雾化的影响,通过对旋流式喷嘴在横向流场中的雾化场进行数值模拟;模拟结果给出了喷雾流场随横向流速度变化的规律,并得到了不同横向流速度下喷雾液滴的索特平均直径（SMD）,进一步分析了喷嘴出口下游截面雾化粒径的分布情况。