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。     

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。     

泥沙浓缩旋管内单相水流阻力特性试验研究

为给一种新型水沙分离装置——泥沙浓缩旋管提供设计依据,通过物理模型试验,研究不同曲率半径泥沙浓缩旋管内单相水流的阻力特性,测量了泥沙浓缩旋管内径和曲率半径对水头损失的影响。研究结果表明:曲率半径越小,该装置局部水头损失越大,局部水头损失主要由二次流造成;总水头损失也与曲率半径有关,该装置水头损失系数ζ与d/R呈正相关,二次流是流动阻力的主要来源。     

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。     

输水管线中弯管局部阻力的相邻影响

本文用实验方法对管道阻力计算中相邻弯道局部阻力的影响进行了系统的研究，提出了可供实用的弯管相邻影响系数；解释了弯管间局部阻力相邻影响的成因；分析了水利工程中类似的实例。提出为了合理地计及局部阻力的相邻影响，在计算总水头损失时应遵循的算法。     

弯管角度对充水阀过流能力影响的数值计算研究

弯管角度对充水阀过流能力有重要影响。本文借助ANSYS CFX平台对弯管角度分别为90°和105°的进水口快速闸门DN500充水阀开展了数值计算研究。采用基于k-ε湍流模型的雷诺时均方法,比较分析了7种不同闸门开度条件下两种角度弯管的流量、阻力系数和水力损失等过流性能。结果表明:阀门开度增大能够提高阀门过流能力,降低阻力系数;在大开度下,105°弯管相比90°弯管能有效提高阀门的过流能力,平均过流量增加14. 1%,最大过流量增加16. 39%;当出口未出现回流现象时,105°弯管出口流场分布更加均匀、流畅。     

90°方形弯管内部流场PIV试验

为了揭示不同进口流速情况下90°方形弯管内部流动特征,在构建90°方形弯管专用PIV试验台的基础之上,对弯管内不同断面以及不同半径上的流速分布情况进行了PIV测试试验。试验结果表明:采用PIV技术能较好地获得弯管内部流动情况;流体未进入弯曲段时,各断面流速分布变化不大;而进入弯曲段后,由于受到弯管壁的约束形成旋转流动,弯管内侧流速增大,外侧流速降低;当转过60°位置后,弯管内侧流速降低,外侧流速增加;到达90°位置后,各断面的流速基本趋于一致。不同半径处的流速分布不相同,弯管内侧流速较大,外侧较小,在50°、60°处流速达到最大值;弯管不同的进口流速对于速度峰值的位置有一定的影响,而对于弯管内其他的流动情况影响较小。     

有压直角弯管水流流动特性试验研究

以有压直角弯管内的水流为研究对象,通过理论分析、物理模型试验相结合的研究手段,对弯管内的水流流速特性进行研究,揭示了45°弯管处水流流速的分布规律.观测到了不同入口流速工况下流速的变化规律.物理试验提供的测量数据为数值模拟方法的选择和验证建立基础,为进一步研究入口流速大小对直角有压弯管流速特性影响提供条件,并且对预防水利工程弯管设计中造成不必要的损失提供了重要参考.     

基于CFD的弯管水头损失影响因素分析

压力钢管中的水流流态及水头损失直接影响到水电站的运行效率及长期效益,在水电站设计中一直备受关注。在满足结构设计的前提下,对压力钢管应以减小水头损失、改善压力钢管内水流流态为优化目标。应用CFD方法对国外某水电站压力钢管上弯段及下弯段进行水力特性研究。首先根据当前理论及研究现状选取合适的计算方法,通过分别模拟分析实际生产中弯管不同管节数量对弯管段的影响,计算水头损失并进行敏感性分析,给出最优管节分节方案,而后通过计算渐缩弯管及弯管后接渐缩段两种体型,给出两种尺寸管径通过弯管相接情况下的最优方案。计算结果表明,等管径90°弯管分节数量越多水头损失越小,在分为11节时性价比最高。在两种尺寸管径钢管相连接时,采用渐缩弯管水头损失小于弯管接渐缩段方案,减小幅度为41%。     

钢板弯管在施工现场的制作

水电站、排灌站等工程所用的钢板弯管,一般都是在工厂制作后运到现场去安装的。但在施工中也并非完全如意,由于弯管变化、弯度不规则以及基础施工中误差等原因,安装弯管时会出现问题。有时还因情况紧急或缺少材料,不能到工厂制作,弯管加工只能在工地进行。可是在工地制作,往往又缺少必要设备。为了解决这个问题,不妨采取作图方法,利用已有成型管道切割,制成所需弯管。在施工现场制作弯管的方法是,先依照现有管道,取定弯曲半径R。水电站因管径较大,R一般     

焊接弯管下料计算法

水电站管路安装中,弯管的制作方法有:热煨、冷弯、焊接三种。热煨或冷弯能保证弯曲部分有连续平滑的过波面,但加工时要有较多的设备与器材配合。焊接弯管需用的设备和器材,比较单一,施工条件,较为便利,但由于弯管是多节组成,运行时流体阻力较大。     

90°圆形弯管三维紊流数值模拟

采用κ-ε紊流模型对90°有压圆形弯管过流的水力特性进行数值模拟计算,得到了管道内压力、速度以及流线分布等值线图,根据能量方程对模拟计算结果进行验证显示二者吻合良好.研究表明,本模拟计算方法对有压管道的计算有较高的精度,可以成为有压管道水力特性研究的重要手段.     

异面弯管计算公式及推导——由广东省开平市大沙河水库供水枢纽续建工程（第三期工程）中管道异面弯管的设计及制图引发的思考

以广东省开平市大沙河水库供水枢纽续建工程(第三期工程)中管道异面弯管的设计及制图为例，推导出管道异面弯管设计的计算公式，并用其它工程验证了此公式。     

曼宁公式与对数流速公式的转换关系

本文采用综合论证法建立了Δ/R=f(ng~(1/2)/R~(1/(?)))的关系,见正文式(14),以现有的试验资料论证了该式在乎整租糙床面符合Δ=D_(cd)的规律,适用范围较宽(4相似文献   

正三通与斜三通分流特性对比分析

为了解正三通与斜三通水流流动特性,对DN50×50正三通管水流进行试验及数值模拟,数值模拟结果与试验吻合较好,在此基础上继续对斜三通水流进行数值模拟。经过可视化分析,两类三通管局部阻力损失产生的原因是侧管分流引起水流速度梯度,造成分岔处的漩涡和回流现象。正三通在分岔处的流速梯度和压强梯度均大于斜三通。两类三通管局部阻力系数在R_e=10⁵左右进入阻力平方区,稳定后的主-侧管局部阻力系数ζ₀₁和主-直管局部阻力系数ζ₀₂随分流比均呈二次抛物线关系,在分流比001比ζ₀₂平均大4.93倍,斜三通ζ₀₁比ζ₀₂平均大1.68倍,正三通ζ₀₁平均值是斜三通ζ₀₁平均值的2.13倍,而两者ζ₀₂差异较小。     

不同工况下弯管水流流速模拟研究

采用湍流模型对直角有压弯管管流的流速特性进行了三维数值模拟,分析了直角有压弯管在不同曲率半径和不同管径情况下,入口流速不同时,各断面处水平直径上的水流流速分布情况。该模拟方法可供水利工程弯管设计人员参考。     

导线长度,方位角与坐标增量之间的换算

在导线测量中，我们经常遇到导线长度、方位角与坐标增量之间的相互换算问题，传统的方法不仅要掌握方位角与象眼角的复杂换算关系，而且还需熟知象限中坐标增量的正负，对于初学者来说十分困难。为此，我们探讨出一个简便的计算公式。由下图知当R≥360°时，取R′＝R－360°式中D──导线长度（m）R（R’）──方位角为（“°”）x＝x2－△x1；△y＝y2—y1；卜对——纵坐标增量的绝对值（。）；x；、x。——起、止点的纵坐标（m）；叭、奶——起、止点的横坐标（。八公式的验证，如同示：第1象限：代人公式第对象限：代人公式RI＝R一18…     

一种直接计算空间弯管转折角的新公式

提出了一种直接计算空间弯管转折角的新公式。为了验证新公式的正确性,将传统的解析计算公式进行恒等变形后所得出的公式与新公式进行了比较分析,证明了新公式具有计算简便、涉及参数少、实用性强等优点。以宝鸡市石头河水库引水工程为例,将新公式与传统公式进行了对比计算分析,进一步证实了新公式的正确性。