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。     

水工导流隧洞模型试验中糙率不相似问题的研究

文中对水工导流隧洞模型试验中模型与原型糙率不相似问题（缩尺效应）进行了探讨。采用了模拟变态模型试验和根据雷诺数与沿程阻力系数关系（Rem-λm）两种方法，分别对溪洛渡水电站导流隧洞模型试验的过渡能力进行了修正，从而提高了模型试验成果的精度和可靠性。两种修正方法结果比较表明：模拟变态模型试验修正法因同时考虑了沿程和局部水头损失误差，其修正结果较为合理。研究成果对此类问题的处理，提供了有效途径。     

黏弹性管道中气液两相瞬变流实验及模型

为了给管道安全设计提供建议,以及使基于瞬变流理论的管道故障检测技术在黏弹性输水管道中得以应用,对黏弹性管道中气液两相瞬变流进行研究.首先,在重力流有机玻璃管道中进行快关阀气液两相瞬变流实验.其次,以离散蒸汽空腔模型(DVCM)和离散气体空腔模型(DGCM)为基础,用体积含气率对瞬变流波速进行修正,建立两个将非稳定摩阻和管壁黏弹性影响考虑在内的一维气液两相瞬变流模型.实验和模型结果表明:在初始流型为泡状流的低压系统中,DVCM能准确模拟实验波速,而DGCM求得的平均波速值比实验波速大.在模拟初始流型为泡状流的瞬变流时,DVCM模拟结果与实验值吻合得很好,而DGCM模拟结果的最大峰值更大,对管道设计来讲更为安全;在气液两相瞬变流过程中,气体的可压缩性使得管壁的黏弹性效应对压力的衰减作用大为削弱,导致非稳定摩阻的影响不可忽略,且由于气体存在使得整个瞬变流过程中压力衰减变慢.     

沿程水头损失系数研究的一种新方法

采用神经网络(ANN)方法对沿程水头损失系数的影响因素进行了分析．以著名的尼古拉兹试验数据为基础，建立了相应的ANN模型．模型计算结果与试验数据以及经验公式的计算成果比较表明，利用ANN模型进行沿程水头损失系数影响因素评估有效和方便．计算实例表明，采用ANN方法计算沿程水头损失系数简单方便，计算精度高，工作量小，可操作性强，通用性好，工程适用性强．因此，以试验数据为基础建立的水力学体系，可以以ANN方法为新的分析与计算手段，进行新的发展．     

保证调压室水位波动三维CFD模拟准确性的方法

用三维CFD方法模拟调压室水位波动的尝试越来越多,但全三维模拟结果与实验或实测数据的吻合程度较差.研究了水体惯性、系统阻力、水库边界设定三方面对三维CFD模拟调压室水位波动准确性的影响,指出常规CFD方法可以准确模拟水体惯性和局部水头损失,但模拟沿程水头损失的准确度不高,故在隧洞较长时,不宜采用全系统三维模拟,而应采用一维管道与三维调压室耦合的方法.用一维三维耦合方法对某水电站调压室的涌浪进行了实例计算,获得与实验数据一致的结果,验证了所推荐方法的准确性,同时还展示了一维方法所无法研究的调压室内部流态的演变规律.     

建筑内部管道局部水头损失计算新方法

提出了将管件折算成直线管长，使管段的沿程水头损失和局部水头损失同步进行，并分别导出了室内给水和热水管件折算长度计算公式，计算方法简单，结果准确。     

穿孔管配水系统均匀配水的水力计算

本文根据水力学原理,研究了滤池配水系统的穿孔管沿程流量变化、沿程水头损失、沿程阻力系数以及局部损失等因素对穿孔管内压头的影响;导出了压头计算公式。针对小反冲洗水头的特点,提出了依据压头变化情况,改变开孔面积的计算方法。并计算了均匀布孔的干管始端内、外极限压头差,给出了典型算例及计算数据。     

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。     

圆管变径局部水头损失的数值模拟

管网布置及设计中,局部损失的计算非常重要,但由于其影响因素多,目前常采用经验值简化计算,误差较大.圆管变径是一种常见的管道连接方式,对其局部阻力影响因素进行研究有重要意义.通过采用数值模拟方法对供热管道设计中两次变径或跳径管段的局部水头损失进行数值模拟,绘制不同管径变化时跳径和两次变径的二维模型,分析研究了其阻力特性.模拟结果表明:相同管径和流量下,跳径的阻力损失总比两次变径的阻力损失大.     

加油系统的管网布置对水力瞬变的影响

以机场加油系统管网为例,针对环状管网和枝状管网的特点分别建立了水力瞬变数学模型,并采用特征线法对不同布置的加油系统管网进行了水力瞬变数值模拟,实例模拟结果表明环状管网比枝状管网的水力瞬变压力峰值低,且管道各部分的压力较为均衡,稳定性和可靠性较好,可有效减弱水力瞬变的破坏和影响。因此,机场加油系统更适合采用环状管网。     

局部水头损失对明渠非均匀流水面曲线的影响

对于有局部阻碍的明渠恒定非均匀流，考虑局部水头损失后的水面曲线变化的研究目前比较少，局部水头损失的表达式也不统一。这不仅不便于统一确定局部水头损失系数，也不便进行考虑局部水头损失后的明渠恒定非均匀流水面曲线变化规律的定性分析。通过对缓坡明渠上的水面曲线进行试验和数值计算研究发现，当水流通过局部障碍物时，缓坡明渠水面曲线为有局部下降的a1型壅水曲线。     

二维肘形弯管水力过渡过程的数值计算方法

管道系统的水力过渡过程通常是采用一维理论进行计算的,因此实际的三维管道通常采用沿中心线延伸变成具有相同过流断面的等效直管来代替。本文取肘形弯管作为典型的三维单元,假设其中的流体为二维非粘性流体计算确定其水力过渡过程的特性,对于平面压力波在固定的弯管中传播以及弯管作阶跃性的瞬态振动等情况进行了计算分析,绘制了弯管中流场的瞬变等压线,并研究分析了水对弯管的瞬态作用力。     

核主泵环形压水室内的能量转换特性

为揭示环形压水室内部流动及能量转换规律,提高核主泵的整体水力性能,基于Reynolds时均化N-S方程和RNGk-ε湍流模型,对核主泵缩比模型内部流动进行全三维数值计算,对比分析不同工况下压水室内部流动特征、能量损失以及不同截面动静压能变化规律。结果表明:环形压水室内水力损失随着流量的增加近似呈线性增加,对于压水室损失占总损失的比重,在小流量及设计工况下,呈非线性成倍增加趋势,当流量增大至1.2Q_d时,压水室损失比重变化平缓;在压水室环形流道内静压能比重明显高于动压能,且静压能比重沿流向近似线性减小,动压能比重沿流向线性增大;在不同工况下环形压水室内部流动呈现明显的非轴对称性,由于回流存在导致隔舌附近区域流动复杂,且偏设计工况下回流量要明显大于设计工况下回流量。     

出口面积对有压弯管壁面压强及空化特性影响研究

高流速有压弯曲管道流动往往会出现壁面负压、空化等水力学问题。本文结合卡基娃水电站生态流量放水管工程,采用模型试验、数值模拟及理论分析方法,研究了出口面积对有压弯管壁面压强及空化特性的影响。试验结果表明：出口面积较大时,弯管内存在较大的负压,在高水位时,弯管段水流空化数小于初生空化数;当出口面积缩小为原面积的81.6%时,在不同水位下,弯管内水流空化数增大了2~4倍,弯管在各水位时水流空化数均大于初生空化数;基于能量方程,建立了有压弯管水流空化数的理论计算方法,计算结果与模型试验及数值模拟结果吻合良好。     

低Fr数非完全宽尾墩消能特性研究

为了在低Fr数底流消能中应用宽尾墩来增强消能效果,通过水工模型试验和数值模拟相结合的方法研究非完全宽尾墩的消能机理和消能效果。数值模拟的计算成果与水工模型试验成果吻合较好。研究表明:非完全宽尾墩对泄流能力影响很小,不会增大消力池底板脉动压力,且可以增加消力池内的速度梯度,达到附加消能的效果,即在提高消能率的同时,可以消除出池波状水跃。非完全宽尾墩布置方案对中小型水工枢纽布置有较强的参考意义。     

地震破坏供水管网低压水力分析

供水管网遭受地震破坏后会产生渗漏和爆管,在震后的紧急救援和修复阶期,供水管网处于低压带漏损供水状态。根据断开管段的沿程水头损失关系,提出一种在断开管段端点附加扩散器模型模拟断开点漏水,简化了断开管段的建模方法;将压力决定的节点配水量模型加入到水力分析中,避开了低压管网水力分析中的节点负压问题;利用线性搜索与回溯算法控制管网节点非线性方程组的迭代步长,确保了管网低压水力分析的全局收敛性。此方法具有建模简单,计算量小,全局收敛速度快的特点;通过示例计算及结果比较,验证了其有效性。     

管道流体压力波穿透和反射动态特性的分析

本文讨论了管道流体瞬变过程中压力波在管道中阀门处的穿透和反射情况,导出了压力波在阀门处的穿透和射反系数。在此基础上,给出了管道中阀门处的边界条件和管道水力瞬变过程的模似计算方法及程序框图,并进行了实验验证。     

考虑参数相关性的给水管网模型不确定性分析

给水管网运行环境的随机性与复杂性,导致管网水力模型参数存在不确定性.为分析模型参数的不确定性对模拟结果的影响,基于Monte Carlo随机模拟方法,提出考虑参数相关性的给水管网模型不确定性分析方法.将存在相关性的参数视为具有一定相关系数的随机变量,在Monte Carlo随机抽样阶段,先进行独立正态随机数抽样;当计算随机样本对应的管网模型结果时,通过逆-正交变换和逆-Nataf变换,把独立正态随机数转换为相关随机数,将相关随机数作为管网模型参数值进行水力计算.以管道摩阻系数的相关性和不确定性对模型计算结果中的节点压力和管道流量的影响为重点进行探讨.算例分析结果表明,管道摩阻系数的相关性对不确定性分析结果有显著的影响,考虑相关性与不考虑相关性的计算结果相比,节点压力、管道流量的平均波动值相差比率分别可达70%和60%以上.所以,在给水管网模型的不确定性分析中应该考虑模型参数间的相关性问题.     

带虹吸式出水流道轴流泵站起动水力过渡过程研究

应用空气动力学的原理,建立了泵站最大起动扬程计算的数学模型.通过与试验结果的比较,起动过程中的水泵扬程、流量以及流道内空气压力等参数的计算结果与试验基本吻合,表明文章提出的计算方法是正确的.同时,所提出的结论和建议为我国泵站工程的优化设计和经济运行具有一定的指导意义.     

离心泵的空化流数值模拟与空化余量预测

空化余量是泵非常重要的性能指标之一,目前主要依靠试验来确定。如何在离心泵设计过程中较为准确地预测出必须的空化余量对优化设计和提高运行稳定性等方面十分重要。针对离心泵运行过程中发生空化时的流动特点,基于Rayleigh—Plesset方程来描述空泡生长和溃灭过程的空泡动力学模型,采用混合空化两相流模型和三维全流道两相流流动数值模拟技术,探索通过数值试验来预测空化余量的方法。对一低比转速离心泵进行全流道空化流数值模拟,通过改变NPSHa来模拟试验工况,数值模拟预测出各模拟试验工况下的扬程、叶片表面压力分布、叶片表面空化发生区域以及流道内空泡体积率分布,从而预测该泵的NPSHr,其预测结果与试验值的误差小于10％。