PVC三通管水流阻力与流动特征分析

对DN75×75和DN75×50两种PVC三通管进行了试验与数值模拟研究,结果表明主管-侧管流向的局部阻力系数ζ01和主管-直管流向的局部阻力系数ζ02随雷诺数的增大而减小,在雷诺数大于1.5×105之后基本趋于稳定;ζ01、ζ02与分流比呈二次抛物线关系,通过验证数值计算与试验结果基本吻合.在此基础上对5种常见型号的三通管进行了数值模拟,表明ζ01、ζ02随管径比的增大而减小,ζ01的变化幅度远大于ζ02的幅度,并给出了局部阻力系数随分流比变化的定量表达式;流动特征分析可知引起局部水头损失ζ01的主要原因是水流方向变化的损失和离心力造成的速度分布变化损失,而引起ζ02的主要原因是在较大分流比时水流的剪切和横向环流导致直管分岔处上侧的漩涡运动和流速梯度变化损失.     

弯管与三通管组合形变件局部阻力及相邻影响特性

【目的】探究灌溉输水管网中的弯管与三通管组合形变件的局部阻力及其相邻影响特性。【方法】采用Realizablek-ε模型对不同雷诺数、管径比、分流比和相对间距下的组合形变件进行数值模拟,研究局部阻力系数和相邻影响系数的变化规律,分析不同相对间距下的流场分布。【结果】弯管—竖直支管的局部阻力系数ζ₀₁和弯管—水平支管的局部阻力系数ζ₀₂随雷诺数的增大而减小;ζ₀₁、ζ₀₂随分流比的增加先减小后增大;随着管径比的增大,ζ₀₁、ζ₀₂均呈减小趋势,且ζ₀₁的减小幅度更加明显;随着相对间距的增大,ζ₀₁、ζ₀₂呈先减小后增大的趋势。弯管—竖直支管的相邻影响系数C01和弯管—水平支管的相邻影响系数C02随雷诺数、管径比、分流比和相对间距的变化呈不同的变化规律。局部阻力系数和相邻影响系数的变化取决于弯管二次流的发育、竖直支管涡流与水平支管涡流之间的相互作用。【结论】分流比、管径比、相对间距是弯管与三通管...     

核动力系统分析中细管簇当量元件阻力

为研究不同工况下核动力系统主管路的参数变化,需选择合适的阻力元件当量代替部件内部细管簇的流动阻力.根据流体流动规律,设计了一种圆弧渐缩渐扩式当量阻力元件,采用标准k-ε湍流模型探究该阻力元件对圆管内部流动的影响,对比分析得到阻力系数ζ与缩径比d/D和阻力元件长度L的基本规律,最后拟合并验证所得关系式.结果表明：该阻力元件对下游管道影响相对较小,可用于当量代替复杂部件内部流动阻力;排除雷诺数Re对该元件阻力系数ζ的影响,ζ与d/D和L均呈负相关,且d/D越小,L越短,中心轴向速度和湍动能变化越大,下游恢复区长度就越长;经验证,Re>3.0×10⁶,d/D=0.5～0.9时,拟合的指数函数关系式预测的ζ更准确,并且该指数函数能够实现某蒸汽发生器内部细管簇的简化.     

几种塑料喷灌管道的水力计算

11问:采用h_f=λ l/a·V~2/(2g)公式计算塑料喷灌管道沿程水头损失,λ值如何计算,什么书有计算表格可供查阅? 答:计算塑料喷灌管道的沿程水头损失,沿程阻力系数λ值可采用谢维列夫公式: 式中Re=Vd/γ,称为雷诺数。考虑到塑料管制造时内壁光滑度较差,安装和使用时接头不平整和管道弯曲变形等等会加大水头损失,建议λ值增加15％,故在实际计算时λ值应取     

基于CFD的新型三通管结构优化与水力特性分析

三通管在各个行业应用广泛,针对现有三通管局部水头损失系数ζ大,内部流动特性差等问题,研发出一种新型的三通管流道结构,揭示新型三通管的阻力与流动特性和相关结构参数的关系,得到合理新型三通管内部流道设计方案。基于SolidWorks2016、CFD软件对DN32的普通120°等径三通管进行数值计算,验证模拟的可靠性,并且对新型三通管内部流道结构参数进行优化。结果表明:①进口处与两个出口处的ζ_(01),ζ_(02)均随着肥胖系数λ、最大宽度B都是先减小后增大,两者均随λ呈现二次函数的趋势变化,ζ_(01)、ζ_(02)最小时所对应的λ=4.27,B=42.22 mm左右。②分流损失系数比β随B与λ均呈现两端平缓,中间变异的趋势变化。③新型三通管关于对称面速度分布并不是对称的,低速区会偏向于三通管重心左下方,随着雷诺数增大低速区域越来越小,肥胖系数λ在(4.15,4.91]范围之内流线分布较为光顺均匀。     

装配式衬砌隧洞的糙率研究

糙率n是表征水流能量损失的一个重要参数。仿真模型试验能比较科学地求得隧洞糙率。仿真模型壁面要和原型壁面同等光滑,当量粗糙度面与材料、加工工艺有关,与水力要素无关。模型试验求得的沿程阻力系数λ并不等于原型工程的λ,但模型试验求得的△就是原型工程的△。在此基础上通过Mikuradse公式和Manning公式最终可求得原型工程糙率n值。     

基于承载力理论的锥头阻力理论分析方法评价

静力触探土工原位测试技术是获得土性参数较准确方法之一。对现有主要的基于承载力理论的锥头阻力近似理论分析方法进行总结和比较分析，表明：各分析理论在无黏性土中的锥头阻力计算值差异很大，在黏土中各理论锥头阻力系数均小于实测值。     

基于承载力理论的锥头阻力理论分析方法评价

静力触探土工原位测试技术是获得土性参数较准确方法之一.对现有主要的基于承载力理论的锥头阻力近似理论分析方法进行总结和比较分析,表明:各分析理论在无黏性土中的锥头阻力计算值差异很大,在黏土中各理论锥头阻力系数均小于实测值.     

螺旋管内气液两相流动阻力特性实验

以空气和水为工质,对螺旋管内气液两相流动阻力特性进行了实验研究,得到了不同工况条件下螺旋管内阻力数据,分析了质量流量及干度对管内阻力的影响,采用回归分析法建立了螺旋管内摩擦阻力系数关系式,确立了摩擦阻力与相关物理量的函数关系,在此基础上建立了螺旋管内气液两相流动摩擦阻力的计算公式,并用未参加回归分析的实验数据验证了该阻力计算公式。结果表明,螺旋管内气液两相流摩擦阻力随干度的增加呈线性增加,随质量流量的增加呈指数增加,所建立的管内摩擦阻力计算公式的计算值与实验值吻合得较好。     

干燥机粮层通风阻力特性数值模拟与试验

粮层内部通风阻力特性是影响干燥均匀性和能量损耗的关键因素之一。针对传统的经验公式存在精度偏低、未考虑粮层多孔介质的复杂变化因素和非线性的不确定性问题,基于传统的Ergun模型进行了压力损失因素分析;在通风阻力试验平台测定试验数据,通过探索性分析方法对风速进行分段,引入误差影响因子λ,导出了一种新的基于多孔介质Ergun的稻谷变层压力场模型;给出了优化阻力特性曲线,构建了变层阻力与层厚的数学关系。试验结果证实,风速小于0.2m/s时,λ取值为1;风速在0.2~0.4m/s范围内时,λ取值为0.89;风速在0.4~0.6m/s范围内时,λ取值为0.79。     

谷粒空气动力特性的实验研究

本文分析了谷粒在垂直气流中的运动规律,并且在实验台上对各种谷粒的空气阻力系数进行了实验研究。测定了当气流与谷粒的相对速度为3～25米/秒时,谷粒空气阻力系数与相对速度之间的关系。空气阻力系数是用间接方法得到的,先用光电的方法测出谷粒在垂直气流中的运动时间,而后利用公式计算出阻力系数的值。共实验了大豆、玉米,高粱、小麦和水稻等五种谷粒。实验表明,当气流和谷粒的相对速度大干6米/秒左右时,阻力系数随相对速度的变化很小,在实验范围内差别不大于10％,即气流对谷粒的作用力大致正比于相对速度的平方。但相对速度小于6米/秒时,随相对速度的降低,阻力系数迅速增加。     

含有窝气的虹吸整流输水管道水力损失计算与试验研究

为了研究输水管道窝气对管路水力损失的影响,对1套包含小坡度长下坡段的管路系统分别在自然重力进流、低虹吸进流、高虹吸进流(虹吸进口装有整流装置)条件下进行管道满流与带气试验测量.创新建立窝气阻力系数β定量表示窝气阻力造成的水力损失增加,提出了整个管路窝气阻力系数的计算公式.基于试验数据分析了不同进流方式在带气与不带气条件下的管路阻力特性,并验证了窝气形成气阻机理的存在.研究结果表明:输水管道窝气会减小管道有效过流面积,造成管路水力损失显著增加,且管道的高低起伏越多,管路中弯头、变径管件数量越多,管道窝气阻力系数β越大;虹吸式进流在整流装置的作用下,较自然重力式进流会降低管道摩擦系数,并且高虹吸下的水力摩擦系数最小;通过合理设计,虹吸整流装置的多孔结构可以根据管道流量的大小不断自动调节其自身的阻力和开度,有效控制管道入口进气.     

塑料微管配件研制与水力性能的测试研究

按水力学原理测得新研制的７种微管件的局部水头损失系数（Ｃ）值较同形状的大管件值大。将实测内任１～８ｍｍ微管资料计算的沿程阻力系数（λ）与雷诺数（Ｒｅ）．点在模迪（Ｌ·Ｆ·Ｍｏｏｄｙ）图中分析：平直铺放微管在Ｒｅ≤２３２０时，相关点拟合线在层流线以上；在２３２０＜Ｒｅ＜２５０００时，即过渡流可归并为光滑紊流计算［１］。绕曲微管水头损失虽然大于平直铺放微管，且可不分流态，进而给出可满足不同设计条件的经验公式。     

水闸渗流计算方法分析研究

采用改进阻力系数法和ANSYS软件有限单元法对水闸闸基渗流进行计算,通过比较,验证了ANSYS软件用于计算渗流场的可行性,其强大的求解器和前、后处理功能以及可视化的模型建立为设计提供了一种渗流场数值计算的有效途径。     

含沙量对坡面流水动力学特性的影响研究

基于系列室内水槽冲刷试验,定量研究了在9°坡度、不同流量条件下含沙量对坡面流水动力学参数的影响。结果表明:随含沙量增加,水流雷诺数Re减小,水流紊动强度减弱。弗劳德数、水流流速及流速修正系数α随含沙量增加先呈减小趋势,当含沙量S>300 kg/m3时,各值均突然增大,并随含沙量的进一步增加趋于稳定,表明此时水流型态发生变化,α均值为0.554。含沙水流和清水水流能量损失比较标准不同,得到的结论也不相同。当S<300 kg/m3时,以相同Re或相同单宽流量作为比较标准,含沙水流阻力系数均大于清水对应值;当S>300 kg/m3时,以相同的Re作为比较标准,则含沙水流阻力系数小于清水对应值,以相同的单宽流量作为比较标准,则含沙水流阻力系数大于清水对应值。     

柔性植被与刚性植被覆盖下坡面流阻力特性研究

主要讨论植被覆盖下的坡面流水力学特征,特别是阻力特征,并比较柔性植被和刚性植被对阻力影响的不同之处,系统地研究了坡面流阻力系数与单宽流量、雷诺数、覆盖度、坡度的关系。研究结果表明:柔性植被覆盖下的坡面流阻力系数随单宽流量变化不显著,但随着坡度的增大,阻力系数是减小的,大坡度小覆盖度下的坡面流阻力系数和雷诺数呈现负相关关系,同时植被覆盖度越大坡面流阻力系数也越大。而刚性植被覆盖下的坡面流阻力系数和坡面单宽流量呈现良好的正向幂函数关系,同雷诺数、植被覆盖度也都有明显的正比关系,同坡度的变化关系和柔性植被覆盖相似,并且刚性植被覆盖下的阻力系数在同等其他条件下明显大于柔性植被覆盖下的阻力系数。     

含植被坡面水动力学特性的实验研究

基于水槽试验,系统的研究了在5种流量、3种植被组合和3种覆盖密度情况下的坡面流的水力参数、水力因子间的关系和阻力规律。结果表明,坡面流一般为湍流,植被的存在增强了坡面流的湍流强度。平均流速与单宽流量幂函数相关,且拟合结果良好。柔性植被对流速的减缓作用大于刚性植被。柔性植被坡面和刚性植被坡面的阻力系数均随雷诺数的增加呈幂函数递减。     

几何参数对矩形微通道内流体流动特性的影响

以试验手段对8根不同水力直径矩形微通道内蒸馏水的流动特性进行研究,测量得到了矩形微通道内流体流动时摩擦阻力系数f和摩擦常数P_o随Re数的变化规律,分析了矩形微通道水力直径、深宽比及长径比等几何参数对其内流体流动特性的影响规律和方式.结果表明:对于深宽比相同的微矩形通道,水力直径或长径比的减小都将引起内流体流动的f值和Po值的增大;而对于长径比相近而深宽比不同的矩形微通道而言,随着深宽比的减小,微通道内的f值和Po值也将增大;文中研究范围内,深宽比对矩形微通道内流体流动特性的影响更大;矩形微通道内流体流动的摩擦阻力系数是水力直径、深宽比及长径比等几何参数的复杂函数.     

圆形喷灌机系统两井泵汇流装置水力性能研究

【目的】为了满足入机流量需求,圆形喷灌机在实际应用中常用多台井泵并联供水,在喷灌机入机处安置井泵汇流装置,以调节流量和稳定水压。【方法】通过设计两井泵汇流装置,开展了汇流装置水力性能试验及数值模拟,研究了雷诺数和两进口汇流比(较小流量与较大流量之比值)对装置水力性能的影响。【结果】汇流装置的总水力损失模拟值与试验值较吻合,相对误差范围为0.5%～3.3%,且随雷诺数和汇流比均呈二次函数关系,当汇流比为0.8左右时,装置的总水力损失最小;两进口对应的局部阻力系数均不随雷诺数产生变化,但随汇流比变化趋势相反,当汇流比为0.2～1.0之间时,较大流量进口的局部阻力系数为1.16～1.31,较小流量进口的局部阻力系数为1.31～4.22。【结论】两井泵汇流装置结构及水力性能可用于圆形喷灌机灌溉工程设计和运行管理。     

土壤阻力连续测试系统农田试验研究

土壤阻力连续测试系统可连续获取农田压实的土壤阻力信息。为研究土壤阻力连续测试系统测试土壤阻力指数(TRI)的适用性,安排了小区对比、大田对比和工作速度影响3个试验,进行了土壤阻力指数TRI值与土壤圆锥指数CI值对比分析。试验结果表明:在表征农田土壤压实程度上,TRI值与CI值具有一致性,即利用土壤阻力连续测量系统测取的TRI数据可以反应农田土壤的压实程度;土壤阻力连续测量系统采样连续、数据信息量大和采样效率高,适合于大面积农田土壤信息快速采集,有利于变耕深耕作技术的开展;在保证系统高效、安全和测试数据稳定的前提下,试验结果显示测试系统较理想的工作速度是1.0m/s。