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...     

偏心球阀流场的数值模拟及性能预测

通过结构与非结构网格相结合的有限体积法以及基于各向同性涡粘性理论的κ-ε双方程模式求解,获得了偏心球阀内部流场不同开度下的流场结构图以及与之相关的阀门固有流量特性、汽蚀特性和压力恢复系数等曲线、通过研究发现,Y—Z,X—Z截面上的漩涡运动在偏心球阀相对开度为0．75时同时加强,表现出很强的一致性;当相对开度为0．5时,阀体内部高速区断裂,这与宏观外部性能具有非常密切的联系;随着开度的进一步减小,偏心球阀的X—Y截面上出现了两个新的强度相等、方向相反的对称漩涡,可见偏心球阀的阀体内部在小开度的情况下存在着大尺度的三维流动．     

基于CFD的球阀三维流场数值模拟

为了探索新型转子式油气混输泵出口球阀内流场规律,建立球阀流场的三维模型,利用Fluent软件,将标准k-ε湍流模型与多相流技术相结合,采用SIMPLE算法,对新型转子式油气混输泵出口球阀内的三维气液两相流场进行数值模拟.在容积含气率为25％,50％,75％的不同工况下,通过对球阀开启高度分别为3,5,7 mm时的速度场、压力场与气液相分布的分析,探讨在气液混输过程中阀的开启高度及不同气液比对阀内流场的影响规律.模拟结果表明:球阀开启高度越大,阀球上下压差越小;阀隙流速随着开启高度的增大而减小.在气液混输过程中气相介质主要靠近阀球壁流动,同一开启高度下气液比对阀隙流速的影响较小.研究结果直观展现了球阀内流场形态,在一定程度上揭示了气液两相介质在阀内的流动规律,为新型转子式油气混输泵出口球阀的设计与优化提供理论指导.     

抽水蓄能电站引水岔管水力特性数值模拟

通过对某抽水蓄能电站在不同工况（抽水或发电）、不同分流比（单台机或多台机运行）情况下引水岔管的水力特性进行三维数值模拟计算,采用非结构化网格离散计算区域,使用有限体积法将方程的积分形式转化为代数方程组,为保证计算精度,采用二阶迎风格式,隐式求解,速度和压力方程用SIMPLE算法耦合．分析了各工况下岔管处水头损失变化和水流流态情况．结果表明,计算结果与试验较吻合,由于夹带不同能量水流汇合后“能量相互传递”,抽水工况水头损失出现了负值,发电工况流态好于抽水工况流态;分流（发电）水头损失较大,合流（抽水）水头损失较小,为机组运行方式的选择提供了依据,可使岔管能量损失降低到最小程度．     

两种流道形式三通内部流场数值模拟

应用数值计算软件时T形结构和优化型结构流道形式三通管道的湍流流动进行了分析计算,采用Segre-gated隐式解法应用标准k-ε双方程模型计算湍流粘度得到了三通管内部的流场分布,并对三通管道内流动的特性进行分析,得出三通管道湍流流动的计算结果.对比两种不同流道形式的三通管道内流动的特性,得出了两种三通管道湍流流动的计算结果和较小局部水头损失的流道形式.     

新型梯形量水堰水力特性试验及数值模拟

梯形量水堰因结构简单、测流精度较高而广泛应用在灌区末端渠道上,但现有灌区梯形量水堰存在的测流范围小、泥沙易在堰前淤积问题,严重制约着其应用推广,据此提出以改进堰为基础的堰孔组合的新型梯形量水堰.采用量纲一化分析法确定流量公式,并以水工模型试验结果为基础,率定数值模拟模型参数,利用Fluent软件计算获得4种新型梯形量水堰不同流量条件下的水深、堰流流量值、流速分布及速度矢量图,最后通过试验数据拟合出测流公式.结果表明：不同孔口高度的新型梯形量水堰孔口出流对堰上出流的影响随着堰前总水头的增大而逐渐减小;拟合的流量公式简明易用且通用性较高,平均相对误差为2.63%;将模拟结果与试验值做对比分析,二者吻合度较高,平均相对误差为2.53%,说明模拟结果具有一定的可靠性,可为堰孔组合式量水设施的工程设计提供参考依据.     

板件压铆连接数值模拟及实验分析

以有限元分析软件ANSYS为平台,对金属板件压铆过程中的应力场和应变场进行计算。通过模拟与试验结果的比较,研究了影响连接强度的模具设计参数和工艺参数。     

弯管内三维流场水力特性数值模拟

为研究弯管三维流场的流态、压强分布及局部水流空化等水力特性,采用Realizable k–ε紊流模型对弯管流场进行三维数值模拟,研究分析雷诺数、渐变段形状、曲率半径比及转角对弯管流场的影响.结果表明:随着雷诺数增大,弯管内侧压强逐渐减小,甚至出现负压,此时水流易产生空化现象;在雷诺数相同的情况下,弯管入口上游设置渐变段...     

承插式90°弯头水力特性的试验与数值模拟

为了研究弯头水流阻力及水流流动特征,运用试验和数值模拟的方法,对DN50和DN75 2种PVC承插式90°弯头的流动特性进行了试验和数值模拟,所得模拟结果与试验结果基本吻合。结果表明:不同管径的弯头局部阻力系数先随雷诺数的增大而迅速降低,在雷诺数达到一定数值后,局部阻力系数趋于一定值,随雷诺数的变化很小。利用CFD中的fluent软件,对不同管径的承插式90°弯头进行了数值模拟。根据模拟结果,建立了局部阻力系数与管径的关系式。同时对比分析了承插式90°弯头的速度场、压力场,由弯头的流线图和速度矢量图,得出了弯头能量损失的主要原因:弯头的能量损失主要发生在弯头下游管段,弯头水头损失主要来源于因流动方向的改变及漩涡引起的能量损失。     

U形件弯曲成形中回弹的数值模拟研究

介绍了U形件弯曲成形中回弹的机理和影响因素。利用有限元分析软件Dynaform PC对U形件在不同成形参数下的弯曲回弹进行了数值模拟,研究了各种参数对弯曲回弹的影响,并对成形后的回弹进行了分析。     

基于CFD的斜三通管水力特性分析及流场计算

为探究不同出口夹角下的斜直三通管水力特性,揭示水流所受重力作用下不同入口雷诺数、斜直三通管主管与支管间夹角、局部水头损失系数三者之间相关关系,阐明斜直三通管内部流场分布情况.采用Solidworks 2016对不同夹角斜三通管建立物理模型,利用Ansys 18.0软件进行网格划分与数值计算,运用Tecplot软件进行后处理.结果表明:ζ₁₃,ζ₁₂均随着雷诺数的增加呈现降低趋势,且在雷诺数大于127 616之后呈现缓慢降低趋势;ζ₁₃随着三通管夹角的增加呈现增大趋势,ζ₁₂随着三通管夹角的增大呈现降低趋势;在相同雷诺数下,压力云图在夹角小于90°时分布较为均匀,夹角大于90°时开始出现低压区;速度云图和流线图均随着夹角的增大呈现紊乱和不规则分布;湍流强度随着夹角的增大呈现增大趋势.在实际生产应用中应尽量减少三通管夹角的大小以减少能量损失,提高过流能力.     

灌溉管网中变径管水力特征的试验研究与数值模拟

运用RNGk-ε紊流模型,对不同流速条件下管道中流体的流动进行了数值模拟。给出了6种常见PVC变径管件的模拟计算结果,并选取其中4组进行试验验证。对变径管件的局部能量损失机理进行了探讨,分析了灌溉管网中变径段独特的水流特性及能量耗散机理。结果表明,模拟结果与试验结果基本吻合,得到了局部阻力系数与变径管上下游管径比的拟合关系式。     

锚环组合三维接触分析数值模拟与试验

采用有限元软件MSC.Marc提供的接触分析模块,建立锚环组合的三维有限元模型,对其进行模拟仿真,得到了锚环的应力应变分布规律。仿真结果表明:锚环的各部分变形呈规律性变化,轴向变形随锚环上质点与锚环中心轴距离增加而减小,径向和周向变形则呈相反变化;锚环受到的等效应力在芯部达到最大值,轴向应力从锚环的边部到芯部逐渐增加,径向和周向应力逐渐减小。模拟得到该组合能承受的极限载荷p=2100MPa。对锚环组合进行了静载拉伸试验,测试数据与模拟数据吻合较好,从而证明了有限元分析的正确性与可信度。     

南水北调工程保水堰水力特性研究

南水北调天津干线采用分段低压输水方式后，保水堰作为有压管道中的衔接性水工建筑物，结构独特，流态复杂，在输水系统中起着关键作用。本文通过保水堰的水工模型试验和数值模拟，得到了保水堰的水力特性，即保水堰的局部水头损失系数、流量系数和水流流态随着水位而变化的规律，其成果对长距离调水水力计算和工程设计有重要的意义。     

灌区末级渠道量水设施水流水力特性数值模拟

针对支渠以下末级渠道流量量测精度高和水头损失小的要求,寻求不同量水槽与流量相匹配的适用条件。采用标准k-ε方程模型模拟不同流量情况下巴歇尔槽和长喉道槽内的水流水力特性,分析了不同流量条件下的模拟精度、水面线、流速、流线及水头损失变化。结果表明：(1)巴歇尔槽和长喉道槽的流量模拟误差均在10%以内,但巴歇尔槽模拟精度整体优于长喉道槽,巴歇尔槽流量模拟精度随流量增加而增加,而长喉道槽模拟精度随流量增加而降低。(2)巴歇尔槽和长喉道槽均对上游渠道产生壅水作用,但相比于长喉道槽,巴歇尔槽内水面线降落比较平缓,导致同流量下巴歇尔槽水头损失小于长喉道槽。(3)由于巴歇尔槽喉道壅水作用明显,巴歇尔槽喉道内流速增大是产生水头损失的主要原因,而长喉道槽产生水头损失的主要原因为槽底部断面变化。因此,综合考虑下巴歇尔槽适合于渠道小流量量测,长喉道更适合渠道大流量量测。     

矩形无喉段量水槽水力特性数值模拟研究

利用Fluent软件,采用VOF法和κ-ε紊流模型对矩形无吼段量水槽水力特征进行三维数值模拟,得到沿程水面线及其流速分布规律,并将模拟结果与实测结果以及公式计算结果进行对比验证,结果显示,模拟结果与二者的吻合度较好.在确定模拟准确性的前提下,对其水力特性进行分析,为矩形无喉段量水槽的设计和优化提供一定依据.     

农业退水分层利用装置设计与数值模拟

从理论可行性出发,初步设计一种分流装置,再从功能和效率的角度对其进行改进,最后采用计算流体力学软件Fluent对农业退水分流过程进行数值模拟,对比分析不同流速下的盐度场和速度场,结果表明该分流装置可为最终设计提供参考。试验工况分3组进行,设定入口流速作为唯一变量,3组试验均假定相同的入口盐度分布函数。截取2个Y轴剖面的流速场云图和4个X轴剖面的盐度场云图进行对比分析。结果表明,分流装置可以对不同盐度的农业退水进行分流。上导流槽得到低盐度农业退水,下导流槽得到较高盐度退水。分流的效率取决于装置尺寸、分层流流速和盐度分布等因素,可根据实际情况进行调整和优化。     

多孔孔板水力空化可视化与数值模拟

基于自行搭建的多孔孔板空化反应装置,采用高速数码摄影和长工作距离显微成像技术,对多孔孔板中心孔内和孔板末下游进行空化特性试验研究,并分析了入口压力、空化数等参数对孔板水力空化的影响。试验结果显示:随着入口压力升高,孔内空化数不断下降且开始产生空化。孔板内和孔板下游都有空化区存在,且孔内空化对下游空化区影响大。数值模拟结果显示孔内空化与试验相符合,且下游空化区的产生是由孔内空化云脱落至下游漩涡区引起的。     

射流脉冲三通结构参数数值模拟与优化

基于CFX数值模拟技术,对射流脉冲三通的内部结构进行设计.首先通过控制变量法,得到了射流三通的稳定振荡区间,其中各关键结构参数的设计范围分别为分流劈距20~45 mm,位差1.1~2.1 mm,侧壁倾角6°~16°.在该结构范围内进行4因素3水平正交试验设计,4组因素分别为位差比、侧壁倾角、劈距比、喷嘴深宽比,3组水平分别为脉冲频率、水头振幅和流量振幅,得到了各因素对性能指标的影响主次顺序和最优模型设计方案.对比优化模型与普通模型的脉冲效果,模拟结果表明优化模型的脉冲频率提高了0~2.5 Hz,水头振幅提高了0~20 kPa.对普通三通和射流三通的脉冲效果进行水力性能试验,其中射流三通的脉冲频率为2.0~4.0 Hz,比模拟结果偏小,水头振幅为17~53 kPa,比模拟结果偏大.与普通三通相比,不同压力条件下,射流三通的单侧出口流量均较大,说明射流三通能够提供稳定的脉冲水流.     

离心泵用赫姆霍兹水消声器声学特性数值模拟

为了降低离心泵沿管路传播的辐射噪声,基于有限元理论,运用AnsysCFX软件对不同工况下离心泵出口压力脉动进行计算．研究了离心泵出口压力脉动特性,运用声学软件Sysnoise对内置和外置连接管、不同连接管长度、并联连接管、串联和并联共振腔以及改变串联和并联共振腔内连接管长度的赫姆霍兹水消声器的声学特性分别进行仿真,并分析其影响规律．仿真结果表明：连接管长度、连接管连接方式能有规律地改变赫姆霍兹水消声器的共振频率和传递损失;串联和并联共振腔可以同时出现多个共振频率,但串联共振腔产生的共振频率向其各自单腔的共振频率的两端移动,传递损失有所下降,且各腔内共振频率相互影响;并联共振腔产生的共振频率向其各自单腔的共振频率的内部移动,同时传递损失大幅增大,各腔内传递损失互不干扰．