T型集输管路油水两相流数值模拟

针对我国油田含水率较高的特点,建立油水两相均质流模型。采用有限体积法,压力速度耦合PISO算法对T型管内油水两相流动进行数值模拟,研究不同管径比对T型管路内局部阻力的影响。经计算得到T型管路内压力、速度的分布情况。结果表明,局部阻力最大的位置在主管和支管交汇处,明显大于交汇前后的摩擦阻力,而且不同管径比对交汇处的局部阻力损失影响很大,随着垂直支管管径的增大,局部阻力损失会相应增大。此外,由于交汇后的主管流量大于交汇前的主管流量,交汇后的摩擦阻力均大于交汇前的摩擦阻力。     

90°弯管阻力系数的实验与数值模拟研究

利用试验和数值模拟方法,对通风空调中低雷诺数90°弯管阻力力系数进行了研究,分析了管道中的压力分布和速度分布,探讨了空气通过局部构件产生阻力损失的变化规律和机理,测量了局部构件对上下游管段的影响长度,找出了对单个局部构件阻力损失机理和变化规律.     

浓相气力输送中变径管道优化设计方法的研究

针对浓相气力输送中由于气流速度过高所引起的管道磨损和物料品质降级等问题，提出了一种变径管道系统设计方法。基于变径管道与同径管道压力损失相同的变径原理，推导了变径管道设计参数的计算公式，给出了变径管道的弗劳德数法和临界速度法两种变径定位方法及管段结构参数的选择依据，并讨论了变径弯管渐扩渐缩和垂直下流管渐缩的特殊变径原理。实例计算结果表明，采用变径管道设计方法可以将管道终端的气流速度由26.40 m/s降低到7.28 m/s，系统的输送压力由0.65 MPa降低到0.36 MPa，系统的输送性能提高，能耗降低。     

90°弯管阻力系数的实验与数值模拟研究

利用试验和数值模拟方法,对通风空调中低雷诺数90°弯管阻力力系数进行了研究,分析了管道中的压力分布和速度分布,探讨了空气通过局部构件产生阻力损失的变化规律和机理,测量了局部构件对上下游管段的影响长度,找出了对单个局部构件阻力损失机理和变化规律。     

通风空调低雷诺数90°弯管阻力系数的实验与数值模拟

利用实验和数值模拟方法,对90°弯管阻力系数进行了研究,分析了管道中的压力分布和速度分布,探讨了空气通过局部构件产生阻力损失的变化规律和机理,测量了局部构件对上下游管段的影响长度,找出了对单个局部构件阻力损失机理和变化规律。     

温度影响下的充填料浆大流量管输流态演化

推导了综合雷诺数与料浆温度的数学模型,建立了料浆管道输送L管模型,基于数值模拟研究不同温度、管径及初始流速下的料浆输送阻力损失变化特征.结果表明:随料浆温度升高,综合雷诺数增加,经判断本试验料浆流态均为结构流;利用环管试验数据进行验证,料浆流动模型所测误差为4.9%及5.3%,说明该模型具有合理性与可靠性;随料浆温度升高,料浆输送阻力损失减小;随管径增大,料浆阻力损失降低,变化趋势逐渐减缓,平均减小率分别为24.5%和10.9%,阻力损失"拐点"管径为190 mm;随初始流速增加,料浆输送阻力损失增大,增加趋势随流速增大而变大,平均增长率分别是10.7%和17.7%,存在阻力损失"转折点"流速为2.4 m/s;建议矿山充填管道输送参数选取管径190 mm,初始流速2.4 m/s,温度保持在30～50℃.     

按两相流动对污水管道输送阻力的理论研究

目前的污水管道设计是在忽略了污水的多相流特性,而将其在管道内的流动视为单相均匀流的情况下,主要采用谢才公式来进行水力计算的.论文将污水视为液—固两相流体,依据相似理论,结合现有液-固、气-固两相流动管道阻力计算的经验公式,提出了更为准确地计算污水在管道内流动阻力的方法和公式.根据典型的生活污水水质资料,用该方法分析计算后可得出明确的结论:污水在管道内流动的沿程损失与清水流动时近乎相等,所以目前在管道设计水力计算中所采用的方法是可行的;污水两相流动时的局部阻力显著地大于清水流动时,在工程设计中不可忽视,尤其是在流量大、弯管多的情况下(如区域排水系统中).     

弯管处液液两相流空化腐蚀研究

在集输管线中,油水两相流经弯管时其速度和压力会发生变化,使弯管处的腐蚀程度增加,导致弯管因腐蚀而引起的事故频发。以水为离散相,通过RNG k-ε湍流模型和DPM模型相结合的方法,对管道中的流动状态进行数值模拟研究,得出了管道腐蚀随影响因数的变化规律,并采用Origin软件对模拟数据进行处理,运用正交试验法对数据进行了分析。结果表明,不同的管道参数对空化腐蚀速率的影响是不同的,其中管径的影响最大,水滴颗粒的质量流量、流体的入口速度、管道的弯曲角度次之,弯径比对空化腐蚀速率的影响最小。研究结果可对集输管道的设计和运行管理提供技术支持。     

润滑脂在钢管中流动的壁滑移实验和研究

根据Mooney方法按边界层理论建立了研究管道流动的两个基本公式:壁滑移速度是由管壁的粗糙度和材料决定,不随管径变化;扣除壁滑移后的真实流变模型与管径无关.研究了润滑脂粘弹性、触变性、壁滑移等因素对流变特性的影响,研制了适宜壁滑移研究的高精度管流流变仪,制定了合理的实验步骤和测试方法,尽量消除其他因素的影响,分离壁滑移流动;在3种直径的钢管中进行流变试验,验证了两个基本公式,建立了适应任一管径流动阻力方程,计算各种管路的压降;证实了管径越小减阻效果越好,但管径小流动阻力大,应合理选择管径;减阻效果还与壁滑移速度成正比,提出了研究管壁与壁滑移速度关系的新课题.为在润滑脂集中润滑系统中研究管道输送特性提供了理论和实验基础.     

煤矿综采工作面远距离供液系统仿真研究

基于AMESIM对管道内径、长度、材质以及蓄能器等因素对远距离供液系统的压力脉动与动态性能影响进行了仿真分析。研究结果表明：通过合理选取管径、管材与蓄能器容积,可以在一定程度上解决综采工作面远距离供液所产生的阻力损失大、压力脉动大与相应时间长这三个问题。     

局部水头损失对流体瞬变的影响及其数值模拟

为了分析由水流内部结构发生变化而导致的局部水头损失对流体瞬变压力分布的影响，通过增加约束方程和引入能量损失修正系数，建立节点法和均分法2种包含局部水头损失的流体瞬变计算模型.采用数学模型对考虑局部水头损失情况下的流体瞬变进行数值模拟，得到等效节点瞬变压力变化过程、压力管道沿线最大水击压力的包络线、局部水头损失比重对沿程最大瞬变压力分布的干扰以及局部水头损失呈多点离散分布对沿程最大瞬变压力分布
的影响.结果表明，局部水头损失会导致附近的瞬变压力和压力包络线的分布发生局部改变，但通常不会影响整个系统的最大瞬变压力值；对于所占比重较小并且呈离散分布的局部水头损失，采用修正系数法能够对压力管道的最大瞬变压力进行等价模拟     

U-PVC管材造价数值预测模型的研究

通过对宁夏某管业公司U-PVC系列管材的造价分析,确定影响管材造价的两个因素,即:管道管径和管道承压.在管径相同的条件下,考虑管道承压对管材造价的影响,利用回归分析方法,建立了一系列管材造价与管道承压关系的数值预测模型并进行了计算求解,实现了U-PVC管材造价的快速预测.为给水工程管道承压的合理选取提供了快速准确的计算方法,达到了提高给水工程预算效率的目的.     

油煤浆输送管路弯管部位液固两相流流场的数值模拟与磨损预测

针对煤液化工业中的油煤浆管路,利用Fluent软件对90°弯管分别取3种不同管径、8种弯径比,进行了液固两相流流场的数值模拟,得到湍流状态下管内流体的速度分布.通过二次开发将磨损模型嵌入到Fluent软件中,实现了对弯管部位的磨损预测.数值计算结果表明:弯管与出口直管连接区磨损较为严重;同一管径的弯管,最大磨损速率随着弯径比的增大而减小;相同弯径比的弯管,磨损速率随着管径的增大而减小.不同管径弯管合理的弯径比不同,管径越小,合理的弯径比越大.     

浆体的管道输送阻力机理及减阻技术

浆体的流动阻力是浆体输送管道设计的重要参数,其大小直接影响到输送的费用.因此研究不同流态下浆体的流动阻力机理并采用适当的减阻技术具有非常重要的意义.在总结国内外对管道中浆体流动状态分析的基础上,对完全分层和完全混合两种流动状态下的阻力机理进行了探讨;针对影响浆体流动阻力的影响因素,对适当粒径级配减阻、减阻剂减阻、升温减阻等减阻技术做出了分析总结.     

真空排污管内多相流动阻力特征研究

管道内阻力计算有利于优化设计排污系统中管径及动力设备,对提高黑水、污泥等非牛顿流管道输送的安全性、经济性具有重要指导意义.在分析真空管道内污水运动状态基础上,推导了排污管道内气体-非牛顿流体两相流动摩阻压降梯度计算的通用关系式.通过算例探讨了管道内阻力随气流量和输送黑水的变化规律.     

单管系统水流运动的数值模拟与总流描述

针对湍管流,从粘性不可压缩流体运动的控制方程出发,得到了单管系统总流机械能损失和过流能力的关系式,实现了流场描述和总流描述的对接.采用雷诺应力模式封闭雷诺时均方程,通过针对性的网格布置对单管系统的水流运动进行了数值模拟,计算成果表明:1)当管道离底部壁面距离大于3倍管径后,进口段流场基本不受底部壁面条件影响,水流表现为完善收缩;2)当进口段的水流处于不完善收缩时,其总流机械能损失最大,过流能力最小;而当作用水头大于15倍管径后,作用水头对总流机械能损失和过流能力的影响很小.     

REAC出口管道结构优化的数值模拟

针对加氢反应流出物空冷器(REAC)出口管道系统的失效案例,分析出口管道系统的冲蚀机理及影响因素.以实际工况下多相流介质的物性参数为基础,对REAC出口管道进行CFD数值模拟,依据管壁剪切应力分布规律进行工程测厚,测得的冲蚀减薄量与仿真结果基本吻合,模拟冲蚀试验进一步验证了数值模拟的准确性.最后,用该方法对等径弯管和盲三通等结构进行模拟,可知采用等径弯管(DN100 mm)代替盲三通(DN100 mm),可有效提高管道的抗冲蚀能力.     

管路截面突然扩大局部阻力计算的探讨

流体在管道中流动的能量损失不仅有沿长度方向的沿程能量损失,而且还有主要由流体的相互碰撞和漩涡的形成等原因所造成的出现在局部的能量损失．这种损失成为局部能量损失或局部阻力。通常在计算局部阻力时没有考虑沿程阻力。但是在形成局部阻力损失的管段中,还会同时伴随产生由于液体的粘性力引起的漩程水头损失,这就造成了这项损失的计算误差。为了解决这十同题．笔对管路截面突然扩大局部阻力测量原理进行讨论分析,从而得出计算这项损失的较为精确的表达式。     

悬索桥主缆除湿的内部送气管道设计与性能

为满足在悬索桥主缆内部使用要求,设计了一种抗压和延伸性能均较好的干空气送气管道结构,采用数值模拟和试验测试的方法对送气管道的抗压性能及送气阻力特性进行了研究。结果表明:内径为50 mm、线径为5 mm、螺距为15～20 mm的304L不锈钢弹簧和波纹管组成的复合式送气管道能承受13.4 MPa的径向压应力作用,满足抗压强度要求;由弹簧和波纹管组成的复合式管道的送气阻力系数显著小于纯弹簧管道,最大可减小46.4%,即复合式送气管道可有效降低干空气输送过程中的压力损失。     

外压作用下深海腐蚀缺陷管道的屈曲失稳机理

为了研究外压作用下深海腐蚀缺陷管道的屈曲失稳机理,通过深海压力舱小比例模型试验,测得钢管试件发生屈曲失稳时的压力和变形形态. 利用有限元软件ABAQUS建立管道的三维数值模型,模拟外压作用下完好无损管道和腐蚀缺陷管道的准静态屈曲失稳过程,得到钢管的压力-直径变化曲线和变形形态,与试验结果吻合良好. 采用建立的数值模拟方法,分析管道长度、径厚比、初始椭圆率、钢材等级、钢材应变硬化特性和缺陷几何尺寸等因素对腐蚀缺陷管道屈曲失稳的影响. 结果表明,初始椭圆率、缺陷几何尺寸、钢材应变硬化特性是深海腐蚀缺陷管道标准化后失稳压力的主要影响因素,管道长度、径厚比、钢材等级对标准化后失稳压力的影响相对较小.