90°弯管内玉米颗粒气固耦合运动特性分析
90_弯管内稀疏气固两相流及固粒对壁面磨损量的数值研究
5 5x
j
(ρu
j
k
)
=
5 5 xj
Γk
5k 5 xj
+ Pk - ρε + Fp i u′i
5 5x
j
(ρuεj )
=
5 5 xj
Γε
5ε 5 xj
+
ε
k ( Cε1 Pk -
Cε2ρε + Cε3 Fp i u′i)
式中 : Pk 表示单位体积内 k 的产生率 ; Γk 、Γε 分别
表示湍流动能和湍流动能耗散率的交换系数 ; Cε1 、
粒周围流体压力梯度产生的力 、颗粒旋转产生的
Magnus 力 、粘性剪切力及其他的外力一概忽略.
1. 1 流场控制方程
1. 1. 1 连续方程
气相 5 U i 5 xi
=0
固相 5ρ5pxVj j
=
-
5
x5jρ′p V
′j
式中 ρp = <ρs ,为单位体积混合流体中固体颗粒的
质量 ; ρs 为颗粒材料的密度.
气固两相间无质量传递 , 固相连续方程右端表
示固粒质量浓度的湍流扩散.
1. 1. 2 动量方程
气相
ρU j
5 Ui 5 xj
=
-
5p 5 xi
+ (μ + μt)
52 U i
5
x
2 j
-
15 ρ 5 xj
u′i u′j +
Fp i
固相
ρp
V
j
5Vi 5 xj
=
-
ρ′p v′j 55
Analysis of Gas2Solid Two2Phase Flo w and Erosion in a 90°Curved Duct
90°弯管内流动的理论模型及流动特性的数值研究
收稿日期 ! 修改稿收到日期 ! " # # " $ # % $ " % & " # # ’ $ # ’ $ ’ ( ) 基金项目! 教育部青年教师教学科研奖 励 基 金& 上海市曙光 作者简介 ! 丁 计划项目及上海市重点学科资助项目 ) 珏* 女副研究员 & ( % + ’ $ , -
* ( ,
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l G / % * h i D 测量了弯曲度为 j k mn( j k m 分别代表 曲率的平均半径与弯管的水动力直径, 的矩形截面弯 道内的湍流Z 而文献d 则通过热线测速系统对三维 ’ e 弯 管 内 流 场 的 气 流 特 性 进 行 了 实 % # Q
1 $ / e 验研究Z 在 理 论 研 究 方 面d 国内研究者已取得 -
1 e 较大成绩 Z史峰 d 等人利用标准 ] 湍流模型研究 $ ^ 了j 弯道内的湍流流动 Z 计算发 l G / %的 % # Q k mn(
a 引
言
弯曲管道广泛地应用于工业 b 农业等机械设备 上如压缩机 b 泵及各种类型的热交换器 甚至核动 力的管道系统中 Z 这些形形色色的弯管实现了流体 质量交换等功能 Z 一般情况下 影响流 输运和热量 b 体 流 动性 质 的 因 素 有 很 多 诸 如 弯 管 的 弯 曲 程 度流 体 的 来流 马赫数 cR 流 体运动方 向 等 Z 在 纵 多 因素的影响下 弯曲管道内的流场呈现出十分复杂 的流动特性 Z 如一定来流条件下 在管壁附近形成 分 离区 管 道 横 截 面 上 产 生 二 次 流 动这些现象不 仅造成流体总压和能量的损失 而且形成的局部障 碍 区域也 使 流 动 系 统 的 阻 力 增 大 降 低 了 热 量b 质 量的交换效率 Z 因此 弯管内的流动一直受到内流 研究者的关注 Z 早期的实验研究以 f 为 代 表他采用激 R g F E U 光多谱勒测速仪对 % 方形截面弯管内雷诺数分别 # Q 为+ 给出 % #和 1 # # # #的来流条件进行了系统的研究了层流和湍流两种流态下的时均速度分布以及弯曲
不同重力下90°弯管内气液两相流流型及流动特性研究
不同重力下90°弯管内气液两相流流型及流动特性研究引言
90°弯管内气液两相流以其复杂的流态及特殊的流动特性，受到了广泛的应用，由于其重力效应，90°弯管内的气液两相流极容易受到不同的对流作用和湍流作用的影响，因此，随着重力的改变，90°弯管内不同重力下气液两相流流动特性的变化既有理论意义，又具有重要的实际应用价值。
本文研究的目的是分析在不同重力条件下90°弯管内气液两相流的流动特性，重点探讨不同重力下气液两相流流型、划分及流速分布以及各类型流动特性，并提出可供参考的建议，以促进气液两相流工程分析。
90°弯管内气液两相流流动特性
在不同重力作用下，90°弯管内的气液两相流的流动特性取决于流体的性质和气泡的大小，重力的变化会导致气液两相流的结构发生变化，在低重力条件下，90°弯管内气液两相流中气泡会被带动而滑动流动，形成良好的混合作用，呈现出悬浮式流体表面中的涡流形成某种自然形态；然而，随着重力增加，90°弯管内气液两相流滑动流动性将受到影响，形成交叉结构，从而影响气液两相流的流动特性，由此可知，不同重力下90°弯管内的气液两相流的流动特性有明显的差异。
研究中，通过试验和数值模拟，在不同重力条件下进行了90°弯管内气液两相流的研究，得出了以下结论：
1）在低重力条件下，90°弯管内气液两相流构成主要是悬浮流，气液混合少，调整时间短；
2）随着重力的增加，气液两相流的特性也会发生明显变化，液体流速显著减小，气水混合尤为明显；
3）重力增大时，气液两相流会产生不同的运动模式，如气流的快速回旋、气液的折流现象、气液的自吸现象等，从而影响其稳定性。
结论。
90°方形弯管内颗粒冲蚀磨损研究
ｍ、 一 １ ０ ｍ、 管 中心 线 半 径 和 管 道 截 面 尺 寸之 比 ｂ ． 弯 Ｒ ａ ． ６ ； 弯头 各截 面 的弯 曲角 （。 挡 板所 ／ 一１ ７ ３３ ａ为 ａ为 处 截面 的弯 曲角 ） 挡 板 位 置 分 别 为 ａ 一 １ 。３ 。４ 。 ； 。 ５、 ０ 、 ５ 、
同挡板 位置 等工况 下 颗粒对 方形 截 面弯 管 内 图 １所 示 ， 算 参 数 采 计
用 Ｋｌ ｆｓ ｉ ａ ａ Ｈｏｔ 原 始 实 验 数 据 ， 中 ： 一０ １ ｌ ６的 ＿ 其 ａ ．
晚＿ ］ ４ 。较 少 全面 系统地 考虑气 固两相 的耦 合 、 固体颗
ｆ（ ）一 ｋ （ ｓｎ １ ｖ ３ 。 ｉａ ）
式 中 ： 为颗 粒 撞 击 速 度 ，。为 产 生 最 大 磨 损 量 时 的 。 ａ 粒 子撞 击角 ， 文选 取 ａ 一 ２ 。 当 颗 粒 撞 击 角 ａ ≤ａ 本 。 ０； 。 时 ， 一 ０ 否 则 Ｃ一 １ ｋ 一 １ ５ ５１ １ １ ～ ，２ Ｃ ， ； ｌ ． ０ ０ × ０ ｋ —
（） ４
沿流 体流 动方 向 （ 向 ） 为 １ 各 ０格 ， 间 ９ 。 管 部分 中 ０弯
为 ２ ４格） 沿 径 向方 向 （ 向） ２ ， ｚ 为 ０个 网 格 ， 两侧 壁 沿 方 向（ 向） ２ 为 ０个 网格 ， ｉ ・ ０ ０ ４ 即 ・ ｋ 一２ ×２ ×４ ；
０ ２９ ｋ３ ５ ０× １ 一 。 ． ６ ０， — ． ０
加 挡 板时沿 两 侧 壁 方 向 （ 向） 沿 流 体 流 动 方 向 （ 和
90°圆截面大曲率弯管内流场特性数值分析_
90°圆截面大曲率弯管内流场特性数值分析提要：使用FLUENT软件对RC/D=0.87的90°圆截面弯管内流场特性进行数值模拟，得到了弯管内压力分布图、速度矢量图、速度等值线图以及二次流的规律。
经与相关文献实验结果比较表明：采用FLUENT软件对RC/D＜1.0的90°圆截面弯管内流场模拟时，计算结果与实验结果吻合较好。
关键词：流场特性；圆截面弯管；大曲率；FLUENT模拟引言弯管是管道输送系统的重要构件之一，弯管的使用实现了流体流动方向的改变、流体输运和热量、质量交换等功能。
已有的研究结果表明[1,2]，弯管内部的流动主要受弯管曲率直径比(RC/D)、雷诺数(Re)以及进口来流条件的影响。
由于受研究手段的限制，早期的弯管内流场特性的研究工作主要是测试弯管总压分布。
近年来，随着测量技术和数值方法的发展，开始深入研究弯管内流场。
然而目前小曲率弯管的研究比较深入，实验与计算结果一般比较满意。
对于强曲率弯管内的湍流流动研究还不充分。
如：Taylor等[3]采用激光多普勒测速仪对90°方形截面弯管内流进行了系统研究，给出了层流和湍流两种流态下的时均速度分布距弯管段壁面的压力分布等试验结果；史峰等[4]对RC/D=1.69的90°方截面弯管内湍流做了实验和数值分析，其结果表明在45°截面前时均速度的计算结果与实验结果符合的很好，此后则存在较大误差。
本文应用FLUENT软件对文献[5]中RC/D=0.87的90°圆截面大曲率弯管内流场进行三维数值模拟，将计算结果与文献[5]的实测结果进行比较和分析。
一、控制方程与数值模拟（一）控制方程和标准两方程模型：（二）数值模拟1.几何模型本文的研究对象为90°圆截面弯管，其几何尺寸如图1所示：弯管直径D=280mm，曲率直径比RC/D=0.87，曲率半径RC=243.6mm，在弯管段的两端分别接一段长度为2D(560mm)的直管。
90°弯管内固液两相流临界流速浅析
图 ２桩位 平面布置 图
现 在 钢 丝 绳 张 拉 机 基 础 已施 工 完 毕 投 入 生 产 使用， 在最 大 ２ ０ ｋ 水 平 力 的作 用 下 ， 备基 础 完 ０Ｎ ６ 设
全满足生产要求 ， 且造 价 大 大 低 于 业 主 预 期 ， 主 业
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黄子贶 （９ ２ 男， １７ ￣） 安徽 芜湖人 ， 高级工程 师 ， 从事建 筑 结构设计 工作 ， 电子信箱） ｕｎ ｚ ＠ｃｉａｕ ． ｍ。 （ ｈａ ｇｋ ｈｎｃ ｃ ｏ ｃ
ｊ 止 ｊ 止
．
４ 结 论
１ 深 厚软 土 中， 用水泥 土搅 拌法 来加 固地 基 可 ） 采
以显著提 高地 基土 的水平 承载 力 ， 并取得 的较 好 的经 济 效益 ； ２ ）以抵抗 水平 力 为主 的工程 桩应注 意 选择 合适
的桩 身配 筋率 ， 并结合 地基土 的特 性 ， 取 合理措 施 ， 采 提 高水平抗力 系数 的比例系数 肌。
ＬＩ Ｘｕ ｎ Ｕ ａ
解， 来研 究管道 内固液两相流动 的颗粒沉 降速 度 以及 流体 的
不 淤流速 ， 并做 出 了针 对物料 的性质 、 流体 的性质 和管 道特
（ ｏ ｇ ｉｇｕ ｉｅｓｔ Ｃｈ ｎ ｑｎ ４ ０ ４ ， ｉａ Ｃｈ ｎ ｑｎ ｎｖ ｒｉ ｙ， ｏ ｇ ｉｇ ０ ０ ５Ｃｈｎ ）
维普资讯
公 用工 程 设
Ｐ ｂ ｉ ｔ ｉｉｓＤｅ ｎ ｕ ｌ Ｕｉｔ ｃ ｌｅ ｓｇ ｉ
ｌ
【 文章编号】 ７９ ６ （０ ７ ０ ．０ ０ １０ ．４ ７ ２ ０ ） ２０ ４ ．４ ０ １
９。 Ｏ弯管内固液两祖 流临界流速浅祈
■ 刘弦 （ 重庆 大学城市建设 与环境 工程 学院 ， 重庆 ４ ０ ４） ００ ５
90°弯管内流动的理论模型及流动特性的数值研究110(精)
第21卷第3期2004年6月计算力学学报ChineseJournalofComputationalMechanicsVol.21,No.3June2004文章编号:100724708(2004)032031420890°弯管内流动的理论模型及流动特性的数值研究丁珏,翁培奋3(上海大学应用数学和力学研究所,上海200072)摘要:从三维不可压缩雷诺时均Navier2Stokes方程出发,对90°弯曲管道内湍流流动进行数值模拟。
网格划分采用六面体网格,湍流模型为RNGk2Ε模型,在近壁区采用两层壁面模型进行修正,流场的计算结果与实验数据吻合较好。
在此基础上,本文数值研究了来流方向对流场结构和流动特性的影响。
得出在弯管流场中发生了分离现象,且随着来流侧滑角的增大,分离区范围增大。
此外,随着来流从同一侧滑角变换至同一攻角时,横截面的二次流图像中也从具有两个对称主涡变成只具有一个主涡的现象。
关键词:弯曲管道;Navier2Stokes方程;湍流模型;流动特性中图分类号:O357.5文献标识码:A1引言弯曲管道广泛地应用于工业、农业等机械设备上,如压缩机、泵及各种类型的热交换器,甚至核动力的管道系统中。
这些形形色色的弯管实现了流体输运和热量、质量交换等功能。
一般情况下,影响流体流动性质的因素有很多,诸如弯管的弯曲程度,流体的来流马赫数Ma,流体运动方向等。
在纵多因素的影响下,弯曲管道内的流场呈现出十分复杂的流动特性。
如一定来流条件下,在管壁附近形成分离区,管道横截面上产生二次流动,这些现象不仅造成流体总压和能量的损失,而且形成的局部障碍区域也使流动系统的阻力增大,降低了热量、质量的交换效率。
因此,弯管内的流动一直受到内流研究者的关注[123]较大成绩。
史峰[4]等人利用标准k2Ε湍流模型研究了Rc 弯道内的湍流流动。
计算发D=1.69的90°现利用k2Ε模型得到的流场时均速度分布与实验数据相比,在弯段Η=45°截面前,二者符合较好,即计算误差较小;当弯段Η>45°,存在较大的误差。
3种粮食颗粒倾斜气力输送悬浮速度的实验与回归分析
3种粮食颗粒倾斜气力输送悬浮速度的实验与回归分析陈革;阮有志【摘要】悬浮速度是气力输送装置重要的技术参数和设计依据,目前对管道中粮食物料悬浮速度的实验以及悬浮状态数的研究,大多局限于垂直管道.通过选择工程安装常见90°、75°、60°、45°等4种倾角的管道,对玉米、小麦、麸皮3种物料进行了悬浮实验,并对此3种物料悬浮速度进行了多项式回归分析.总结出3种粮食倾斜输送管道倾角α与悬浮速度υ悬浮变化关系的回归方程,精确度较高.应用此方程可以求出3种粮食不同管道倾角α(0°～90°)对应的悬浮速度V悬浮,为倾斜管道气力输送装置设计的关键参数的确定提供了可靠的依据.结果发现,粮食物料的悬浮速度随着管道倾角的递减而递增,且数值变化较大,在工程设计时应充分考虑,合理选择倾斜输送管道内的空气速度.【期刊名称】《沈阳师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(033)002【总页数】4页(P208-211)【关键词】倾斜管道;粮食;悬浮速度;回归分析【作者】陈革;阮有志【作者单位】沈阳师范大学粮食学院,沈阳110034;沈阳师范大学粮食学院,沈阳110034【正文语种】中文【中图分类】TS21在物气两相流管道中, 物料颗粒呈悬浮状态输送即称为悬浮气力输送, 悬浮气力输送在国内粮食等行业应用广泛。
管道内物料的悬浮速度是该技术重要的技术参数和设计依据。
悬浮气力输送中管道的布置根据实际条件有垂直、水平、倾斜等各种倾角。
但目前对管道中物料悬浮速度的实验以及悬浮状态数的研究, 大多局限于垂直管道, 缺乏对各种倾斜管道的实验研究及分析[1-3]。
本实验分别选择工程安装常见90°、75°、60°、45°等4种倾角的管道布置情况, 在相同直径管道内, 对3种粮食物料进行了悬浮速度实验测定与悬浮状态观测。
同时分析了粮食行业典型物料的各种倾角管道悬浮速度变化规律。
90°弯管内流体流动特点数值模拟
90°弯管内流体流动特点数值模拟饶永超;常凯;王树立;李建敏;杨敏官;杭越【摘要】采用标准k-ε模型对90°弯管内部流场进行了三维数值模拟研究.模拟中弯管曲率半径与管径之比β=R/d分别为2.0、2.5、3.0和3.5,表观液速为0.5m/s.通过建模和数值计算,研究了弯管内流场分布、压力分布以及速度矢量和流动轨迹等规律,并重点分析了不同β情况下的弯管中流场流动特点.结果表明:流体速度在弯管内不同截面内是逐渐变化的.由于离心力的作用,在流动后段出现二次流,加强了流体的扰动.同时,流体进入弯道后管道内部不同半径处压力不同,弯管内壁面附近处压力较小,弯管外壁面处压力较大.不同曲率半径与直径之比对管内流速分布有较大影响.β由小增大时,内侧流速逐渐变小,实际的管道设计与施工中尽量使用β较大的弯头附件以降低对管道内壁的冲击.【期刊名称】《常州大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(028)003【总页数】5页(P65-69)【关键词】90°弯管;k-ε模型;流动特点;数值模拟【作者】饶永超;常凯;王树立;李建敏;杨敏官;杭越【作者单位】江苏省油气储运技术重点实验室(常州大学),江苏常州213016;常州大学石油工程学院,江苏常州213016;江苏省油气储运技术重点实验室(常州大学),江苏常州213016;常州大学石油工程学院,江苏常州213016;江苏省油气储运技术重点实验室(常州大学),江苏常州213016;常州大学石油工程学院,江苏常州213016;中石化中原油建工程有限公司,河南濮阳457001;江苏大学能源与动力工程学院,江苏镇江212013;江苏省油气储运技术重点实验室(常州大学),江苏常州213016;常州大学石油工程学院,江苏常州213016【正文语种】中文【中图分类】TE83在石油天然气输送领域，管道输送是目前常用和安全性较高的输送方式。
人们根据管道内流体流动的特点进行设计和建设原油、成品油或者天然气输送管道，目前说来相关研究人员在直管段内流体流动和压降计算等方面做了大量研究，基本掌握流动特点，且理论体系已基本建立。
基于FLUENT的90°圆形弯管内部流场分析
通海阀内流场的三维数值模拟江山，张京伟,吴崇健，许清，彭文波摘要：以通海阀为研究对象，采用Fluent软件对通海阀在不同的开口度和流量下的内流场进行数值计算，给出通海阀阀腔内的速度场和压力场图。
根据该可视化结果分析影响通海阀性能和产生噪声的原因，为通海阀的内流道优化提供理论依据。
关键词：通海阀；RNG κ-ε湍流模型；Fluent软件；流场可视化Three Dimensional Numerical Simulation of The FlowField Inside Hull ValveJiang Shan ,Zhang Jingwei，Peng Wenbo(China Ship Development and Design Center,wuhan,,430064,China)Abstract：The research is focused on three dimensional simulation of the hull valve . The Fluent software has been applied to simulate the flow field inside hull valve at the conditions of different openings and different flux. And the pressure distribution and velocity distribution obtained through calculation. We search the reason which affect the capability and lead the noise of hull valve base on the visual result of simulation. The research result provide theoretics for optimizing the flow field inside hull vale.Key words：hull valve；RNG k-ε turbulent model; Fluent software；flow visualization1 引言通海阀是船舶内部管路系统与外界连接的重要装置，主要用于各管路海水注入和排出的控制和调节，因此其性能的好坏直接影响着全船各个系统乃至整个船舶的性能。
90°弯管内流动的理论模型及流动特性的数值研究110(精)
第21卷第3期2004年6月计算力学学报ChineseJournalofComputationalMechanicsVol.21,No.3June2004文章编号:100724708(2004)032031420890°弯管内流动的理论模型及流动特性的数值研究丁珏,翁培奋3(上海大学应用数学和力学研究所,上海200072)摘要:从三维不可压缩雷诺时均Navier2Stokes方程出发,对90°弯曲管道内湍流流动进行数值模拟。
网格划分采用六面体网格,湍流模型为RNGk2Ε模型,在近壁区采用两层壁面模型进行修正,流场的计算结果与实验数据吻合较好。
在此基础上,本文数值研究了来流方向对流场结构和流动特性的影响。
得出在弯管流场中发生了分离现象,且随着来流侧滑角的增大,分离区范围增大。
此外,随着来流从同一侧滑角变换至同一攻角时,横截面的二次流图像中也从具有两个对称主涡变成只具有一个主涡的现象。
关键词:弯曲管道;Navier2Stokes方程;湍流模型;流动特性中图分类号:O357.5文献标识码:A1引言弯曲管道广泛地应用于工业、农业等机械设备上,如压缩机、泵及各种类型的热交换器,甚至核动力的管道系统中。
这些形形色色的弯管实现了流体输运和热量、质量交换等功能。
一般情况下,影响流体流动性质的因素有很多,诸如弯管的弯曲程度,流体的来流马赫数Ma,流体运动方向等。
在纵多因素的影响下,弯曲管道内的流场呈现出十分复杂的流动特性。
如一定来流条件下,在管壁附近形成分离区,管道横截面上产生二次流动,这些现象不仅造成流体总压和能量的损失,而且形成的局部障碍区域也使流动系统的阻力增大,降低了热量、质量的交换效率。
因此,弯管内的流动一直受到内流研究者的关注[123]较大成绩。
史峰[4]等人利用标准k2Ε湍流模型研究了Rc 弯道内的湍流流动。
计算发D=1.69的90°现利用k2Ε模型得到的流场时均速度分布与实验数据相比,在弯段Η=45°截面前,二者符合较好,即计算误差较小;当弯段Η>45°,存在较大的误差。
颗粒参数对气固两相流冲蚀磨损的影响分析
２０２０年１１月第３５卷第６期西安石油大学学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ′ａｎＳｈｉｙｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｎｏｖ．２０２０Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．６收稿日期：２０１９ １１ ０７基金项目：油气藏地质开发工程国家重点实验室开放基金课题（ＰＬＮ２０１６０６）第一作者：卓柯（１９９４ ），男，硕士研究生，研究方向：油气储运工程。
Ｅ ｍａｉｌ：ｚｈｕｏｋｅ１９９４１２＠１６３．ｃｏｍ通讯作者：邱伊婕（１９８７ ），女，博士，讲师，研究方向：油气集输理论与技术、油气水多相流、稠油流动改进机理及减阻输送技术。
Ｅ ｍａｉｌ：ｑｉｕｙｉｊｉｅ１９８７＠１６３．ｃｏｍＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３ ０６４Ｘ．２０２０．０６．０１５中图分类号：ＴＥ８３文章编号：１６７３ ０６４Ｘ（２０２０）０６ ０１００ ０７文献标识码：Ａ颗粒参数对气固两相流冲蚀磨损的影响分析卓柯１，邱伊婕１，张引弟１，吴迪华２（１．长江大学石油工程学院，湖北武汉４３０１００；２．新疆油田公司风城油田作业区，新疆克拉玛依８３４０００）摘要：在油气管输过程中，颗粒对管道的冲蚀导致管道失效从而引发安全事故。
本文以９０°弯管为研究对象，基于欧拉－拉格朗日方法，采用ＲＮＧｋ－ε湍流模型，并结合Ｏｋａ磨损预测模型，对气固两相流弯管部件的冲蚀磨损进行仿真预测，分析了弯管内部流场特性，探究了颗粒计算量、颗粒圆整度、颗粒直径对磨损预测的影响。
结果表明：气体在弯管部位出现二次流动，沿着弯管角度增大的方向二次流动不断增强，并且速度分布出现明显的扭曲；随着颗粒计算数目的增加，弯管部位最大磨损量先增加然后逐渐趋于一致，可采用最大磨损量作为颗粒数目无关性评价指标；随着固体颗粒圆整度的降低，颗粒与壁面发生碰撞的位置向弯管出口侧偏移，颗粒对壁面的冲蚀磨损量也相应降低；随着颗粒直径的增大，磨损云图呈现不同的分布特征，颗粒对管壁的碰撞位置逐渐向弯管进口侧偏移。
90°方截面烟道气固两相流动优化设计
Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｂ ａ ｏ ｄ ｉ ｎ ｇ ０ ７ １ ０ ０ ３，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
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９ Ｏ 。 方 截 面 烟 道气 固两 相流 动优 化 设 计
陈鸿伟 ，程 凯 ，贾建 东 ，朱 栋琦
（ 华 北 电力 大 学 能 源 动 力 与 机 械 工 程 学 院 ，河 北 保 定 ０ ７ １ ０ ０ ３ ）
90°弯头内流体压力脉动特性的大涡数值模拟
曲角 度 １２。附 近 区域 ，由流 体 与外 弧 面 的 冲 击 作 用 引 起 。
关 键 词 ：１０ Ｍｗ 高 温 气 冷 堆 ；９０。弯 头 ；大 涡模 拟 ；压 力 脉 动
中 图 分 类 号 ：ＴＬ３３４
文 献 标 志码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１０００—６９３１（２０１６）０８—１３７５—０６
第５０卷第 ８期 ２０１６年 ８月
原 子 能 科 学 技 术
Ａ ｔｏｍ ｉｃ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖ ｏ１．５０。Ｎ Ｏ．８ Ａ ｕｇ． ２０１６
９０。弯 头 内流 体 压 力脉 动 特 性 的大 涡数 值 模 拟
王世明，任 成 ，杨星团，孙艳飞
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原 子 能 科 学 技 术 第 ５Ｏ卷
随 着 传 统 化 石 能 源 的 日益 消 耗 以及 人 们 对 绿 色 能 源 需 求 的 不 断 增 长 ，安 全 高 效 的 核 能 发 电方 式 正 在 受 到 广 泛 的 关 注 ，而 高 温 气 冷堆 以 其 良好 的 固有 安 全 性 和 较 高 的 经 济 性 ｌ ＿１。］，成 为 我 国 核 电发 展 领 域 的重 要 堆 型 之 一 。 在 清 华 大 学 核 能 与 新 能 源 技 术 研 究 院 主 导下 建 成 的 １０ Ｍｗ 高 温 气 冷 堆 （ＨＴＲ一１０）采 用 氦气 作 为 一 回路 冷 却 剂 ，通 过 高 温 高 压 条 件 下氦 气 的 持 续 循 环 实 现 能 量 在 堆 芯 和 二 回 路 之 间 的转 移 。
收 稿 日期 ：２０１ ５－０８—２７；修 回 日期 ：２０１６－０１－０６ 基金项 目：高等学校博士学科点专项科研 基金资助课题 （２０１３０００２１２００１５）；清华大学 自主科 研计划资助项 目（２０１４ｚ２１０２３）；国
基于气固耦合散粮旋流输送弯管流场特性研究
包 装 工 程第45卷 第5期 ·180·PACKAGING ENGINEERING 2024年3月收稿日期：2023-11-02基于气固耦合散粮旋流输送弯管流场特性研究尚坤，李永祥*，宋海豪，徐雪萌，贾长学（河南工业大学 机电工程学院，郑州 450001）摘要：目的 降低粮食颗粒输送中对弯管的磨损程度。
方法 引入旋流输送，设计一种侧向补气起旋装置。
侧向起旋装置中心轴线与主管道中心轴线的夹角分别为45°、55°、65°，主管道多相流速度固定为20 m/s ，侧向起旋装置气流速度分别为20、30、40 m/s 。
基于散粮气力输送试验平台结合Fluent 软件进行分析，采用CFD-DEM 对粮食颗粒在弯管内输送情况进行仿真，并对比压降、颗粒分布、螺旋迹线等指标。
结果 发现侧起旋装置与主管道夹角为55°，侧起旋装置气流速度为30 m/s 时，颗粒螺旋前进，明显减小与管壁的磨损，输送效果最优，经试验验证，与仿真结果一致。
结论 文中设计的装置明显降低了粮食颗粒输送中对弯管的磨损，运输效果良好。
关键词：粮食颗粒；弯管磨损；起旋装置；CFD-DEM中图分类号：TB48；TH22 文献标志码：A 文章编号：1001-3563(2024)05-0180-08 DOI ：10.19554/ki.1001-3563.2024.05.022Field Flow Characteristics of Grain Particle Swirl Conveying Bend Based onGas-solid CouplingSHANG Kun , LI Yongxiang *, SONG Haihao , XU Xuemeng , JIA Changxue(School of Mechanical and Electrical Engineering, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001, China) ABSTRACT: The work aims to reduce the bend wear in the transportation of grain particles. Swirling conveying was introduced and a lateral air supplement rotation device was designed. The angle between the central axis of the lateral rotation device and the central axis of the main pipeline was 45°, 55°, and 65°, respectively. The multiphase flow velocity of the main pipeline was fixed at 20 m/s, and the airflow velocity of the lateral rotation device was 20, 30 and 40 m/s. CFD-DEM was used to simulate the transportation of grain particles in a bend, and indicators such as pressure drop, particle distribution, and spiral traces were compared. When the angle between the side rotation device and the main pipeline was 55°, and the airflow speed of the lateral rotation device was 30 m/s, the particles showed spiral forward, significantly reducing the wear on the pipe wall, and the transportation effect is the best. After experimental verification, it was consistent with the simulation results. The device designed in this paper can obviously reduce the wear on the bend during grain conveying, and has good transportation effect.KEY WORDS: grain particle; bend wear; rotation device; CFD-DEM根据2022年中国国家统计局统计，国内粮食生产总量为68 653万t ，相比2021年粮食生产总量增长368万t ，涨幅为0.5%[1]。
弯管内天然气水合物颗粒螺旋流动特性数值模拟
第46卷第2期 2021年4月天然气化工一C1化学与化工NATURAL GAS CHEMICAL INDUSTRYVol.46 No.2Apr. 2021•开发应用•弯管内天然气水合物颗粒螺旋流动特性数值模拟李立军，赵书华，丁博洋，饶永超，王树立(常州大学石油工程学院，江苏常州213000)摘要：螺旋流动较普通管流对固体颗粒具有更大的输送能力，但流动也更为复杂，尤其是在管道弯管处。
采用RNGk+模型和DPM模型，对流体携带颗粒螺旋流动经过水平90°弯管时的流动特性进行了数值模拟，其中起旋器为短扭带，扭率为6.2、7.4、8.8,水合物颗粒粒径为0.06 mm、颗粒质量流量为10-6kg/s;将模拟结果与实验结果进行了对比验证，并系统分析了速度、湍流强度及水合物颗粒质量浓度的分布情况。
结果表明，由于起旋器的作用，速度极大值被分成两个区域，后随螺旋流的衰弱逐 渐向管道中心处融合；由于螺旋流与离心力的共同作用，速度极大值区域在弯管中发生偏移，流体湍流强度和掺混程度显著增 强；在螺旋流的影响下，水合物颗粒均勻地分散在近壁面处；相比于无起旋器的管道，流体对颗粒有着更强的携带能力，且扭率 越小螺旋流携带能力越大，颗粒越不易沉积在管壁上。
关键词：螺旋流；弯管；水合物颗粒;扭带；数值模拟中图分类号：TE832 文献标志码：A 文章编号：1001-9219(2021)02-81-06Numerical simulation of swirl flow characteristics of gas hydrate particles in elbow LI Li-jun, ZHAO Shu-hua, DING Bo-yang, RAO Yong-chao, WANG Shu-H(School of Petroleum Engineering, Changz rsity, Changzhou 213000, Jiangsu, China)Abstract: Swirl flow has more conveying capacity for solid particles than ordinary pipe flow, but the flow is also more complex, especially at the elbow. RNG k-s model and DPM model were used to simulate the flow characteristics of the swirl flow of the fluid carrying particles passing through a horizontal 90° elbow. The rotating device is a short twisted band with twist rates of 6.2, 7.4 and 8.8, the hydrate particle size is 0.06 mm and the particle mass flow rate is 106 kg/s. The simulation results were compared with the experimental results, and the velocity, turbulence intensity and hydrate particle mass concentration distributions were systematically analyzed. The results indicate that the velocity maxima was divided into two regions due to the role of the rotating device, and then gradually merged into a region at the center of the pipe with the weakening of the swirl flow. The velocity maxima region was shifted in the elbow and the turbulence intensity and the mixing degree of the fluid in the swirl flow of the elbow were significantly enhanced due to the combined action of the swirl flow and centrifugal force. Under the influence of the swirl flow, the hydrate particles were uniformly dispersed near the wall. Compared with the pipeline without twisted band, the fluid has stronger carrying capacity for the particles. And also the smaller the twist rate, the greater the carrying capacity of swirl flow, and the more difficult the particles were to deposit on the pipe wall.Keywords: swirl flow; elbow; hydrate particle; twisted band; numerical simulation管道输送是天然气输送的主要形式之一。
气固两相流90°弯管抗冲蚀结构优化
气固两相流90°弯管抗冲蚀结构优化黄坤; 邓平; 李岳鹏; 廖柠; 赫文博【期刊名称】《《中国安全生产科学技术》》【年(卷),期】2019(015)008【总页数】7页(P94-100)【关键词】气固两相流; 三段式弯管; 冲蚀磨损; 数值模拟; 结构优化【作者】黄坤; 邓平; 李岳鹏; 廖柠; 赫文博【作者单位】西南石油大学石油与天然气工程学院四川成都610500; 舟山市港航和口岸管理局浙江舟山316000; 重庆华润凯源燃气有限公司重庆400000; 浙江浙能温州液化天然气有限公司浙江温州325000【正文语种】中文【中图分类】X937; TE8320 引言由于过滤分离设备的能力有限，天然气在管道输送过程中会携带有少量固体颗粒[1]，这些颗粒一部分来源于气田,另一部分则是由已有固体颗粒与管壁碰撞产生，微粒进入到管道内，与管输天然气一起形成气固两相流。
考虑到颗粒的运动具有不规则性，颗粒必定会不断冲击管壁，造成管道的冲蚀磨损[2]，尤其是弯管的磨损程度要比直管段严重得多[3-6]，长时间的冲蚀磨损可能会导致管道的泄漏事故[7]。
因此，如何降低弯管的冲蚀磨损程度，提高弯管的耐磨性能，保证天然气输送管道弯管的安全运行是一个十分重要的工程课题。
近年来，国内外学者针对如何提高管道壁面的耐磨性能进行了大量研究。
Song等[8]研究了在直管内壁上添加肋条后管壁的磨损程度；Fan等[9]在直角弯管弯曲段外侧壁上添加了具有一定截面几何形状的肋条，并运用数值模拟技术计算了弯管壁面的冲蚀磨损速率；Pouraria等[10]针对海底管道，采用数值模拟的方法研究了T 型管和标准弯头的冲蚀磨损程度；戚胜等[11]提出了一种弯头的替代结构，并对这种新型装置的流场特性和冲蚀磨损规律进行了数值模拟分析；王宇等[12]运用数值模拟技术研究了两种不同组合弯头内的气-固两相流动特征和管壁磨损特性，并根据数值模拟结果对组合弯头的结构进行了优化；Carlos 等[13]通过研究发现在弯头处添加涡流腔可有效缓解弯头的冲蚀磨损；季楚凌等[14]根据仿生学原理，对弯管内壁面进行了改进，并运用数值模拟技术研究了改进后弯管的冲蚀磨损情况。
90°弯头内流体压力脉动特性的大涡数值模拟
90°弯头内流体压力脉动特性的大涡数值模拟王世明;任成;杨星团;孙艳飞【摘要】Based on the special application of 90°elbow pipe in the 10 MW High Tem-perature Gas-cooled Reactor (HTR-10),the large eddy simulation was used to compute the complex flow field in 90°elbow pipe.The time-averaged results were compared with the experimental results and the RANS results.The pressure fluctuation signal of the specific test point on intrados and extrados was processed by Fourier transform to get the power spectral density.Under the influence of impact effect,flow separation and the secondary flow, the pressure fluctuation behaves differently on intrados and extrados.The pressure fluctuation on intrados is caused by flow separation and vortex-shedding,and the maximum fluctuation amplitude occurs at the b ending angle of 50°. On extrados,it is induced by the impact effect,and the maximum fluctuation amplitude occurs at the bending angle of 12°.%以90°弯头在高温气冷堆内的特殊应用为背景，运用大涡模拟方法对90°弯头内的复杂流场进行了数值模拟，并将时均化处理后的结果与实验结果以及 RANS 稳态模拟结果进行了综合对比。
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中 国 农 机 化 学 报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｍ ｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ
Ｖｏｌ＿３９ Ｎｏ．１１ Ｎ ＯＶ． ２Ｏ１８
９０。弯 管 内玉 米 颗粒 气 固耦 合 运 动 特 性 分 析 ＊
宋 学锋 ，戴 飞 ，张锋 伟 ，沈 鹏 云 ，魏 万成
宋 学 锋 ，戴 飞 ，张 锋 伟 ，沈 鹏 云 ，魏 万 成 ．９Ｏ。弯 管 内玉 米 颗 粒 气 固 耦 合 运 动 特 性 分 析 ＥＪ３． 中 国 农 机 化 学 报 ，２０１８，３９
（１Ｉ）：６７— ７Ｉ Ｓｏｎｇ Ｘｕｅｆｅｎｇ， Ｄａｉ Ｆｅｉ，Ｚｈａｎｇ Ｆｅｎｇｗｅｉ，Ｓｈｅｎ Ｐｅｎｇｙｕｎ，Ｗ ｅｉ Ｗ ａｎｃｈｅｎｇ． Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｃｏｒｎ ｇｒａｎｕｌａｒ ｍ ｏｖｅｍ ｅｎｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓ—
ｔｉｃｓ ｉｎ ９０。ｅｌｂｏｗ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｇａｓ—ｓｏｌｉｄ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ＥＪ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ，２０１８，３９（１１）：
６７— ７１
Ｏ 引 言
随着我 国农业 机 械 化 水 平 不 断 提 高 ，粮 食 产 量 逐 年 增加 ，气力 输送 在农 业 物 料 的搬 运 中应 用 越 来 越 广 泛 。相 对传 统物 料 搬运 方 式 （斗 式 、刮 板 式 、车 载 ），气 力 输送 具有 占地 面 积 小 、工 作 效 率 高 、输 送 过 程 封 闭 、 线 路布 置灵 活等 特 点 ，是 未 来 物 料搬 运 不 可 或 缺 的手 段 。９０。弯管在 谷 物 气 力 输 送 管 道 线 路 布 置 中是 最 常 见 的一 种形 式之 一 。弯管 处气 流及谷 物 运动 方 向改变 大 ，能 量损 失较 多 ，并 且气 流 冲蚀 和谷 物 对壁 面 的磨 损 较直 管处更 严 重 ］。所 以 ，研 究 弯 管处 气 流 及 谷 物 运 动特性 对 提高 气力 输 送 设 备 工 作效 率 ，分 析 能量 损 耗 来源 ，优化 管道 布置 具有重 要 意义 。
能 量损 失等 内容 ，为 谷 物气 力 输 送 管 道 优 化 布 置 提 供 一 定 理 论 参 考 。
１ 数 学 模 型
１．１ 固相 控 制 方 程 在 离散 元 理论 中 ，颗 粒 的直 线 运 动 和 旋 转 运 动 遵
守牛顿 第 二定 律 。仿 真 计 算 中，首 先 对 计 算 域 内颗
收 稿 日期 ：２０１８年 ９月 ２１日 修 回 日期 ：２０１８年 １Ｏ月 １０ 日 ＊基 金 项 目 ：国 家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目（５１４０５０８６）；甘 肃 省科 技 计 划 资 助 （１７ＣＸ２ＪＡＯ４３） 第 一 作 者 ：宋 学 锋 ，男 ，１９８９年 生 ，甘 肃 靖 远 人 ，硕 士 ，助 理 工 程 师 ；研 究 方 向 为农 机 械 数 值 模 拟 。 Ｅ—ｍａｉｌ：ｙｏｕｔｈｔｉｍｅ＠ １６３．ｃｏｍ 通 讯 作 者 ：戴 飞 ，男 ，１９８７年 生 ，甘 肃 榆 中人 ，博 士 ，讲 师 ；研 究 方 向 为 北 方 旱 区 作 物 生 产 装 备 工 程 。 Ｅ－ｍａｉｌ：ｄａｉｆｅｉ＠ ｇｓａｕ．ｅｄｕ．ａｎ
式 （１）和式 （２）是其 控制 方程 。
＋ —
．
ｍ 警 一∑
＋ —
．
一
∑ Ｍ
（１）
（２）
式 中 ：ｍ — — 颗 粒 质 量 ，ｋｇ； ￡— — 时 间 ，Ｓ； — — 颗 粒 速 度 ，ｍ／ｓ； ，ｆ—— 作 用在 颗粒 上 的力 ，Ｎ； Ｉ —— 颗 粒转 动惯 量 ，ｋｇ·ｍ。； — — 颗 粒 角 速 度 ，ｒａｄ／ｓ；
目前 ，国内学者 针对谷 物在 ９０。弯 管 内 的运 动 特性 做 了相关 研究 。相关 学者 对 弯管 内柱状 颗 粒运 动 特性 进行 了仿 真分 析 ［２ｑ］，对 弯管 处 加 肋 条 防磨 特 性 『４］、输 送压 降＿５ 及 壁 面 磨 损［６］进 行 了研 究 。在 以 上 的研 究 中 ，并没 有涉及 谷 物颗粒 碰撞 及能 量损 失 分 析 。为此 ， 本文 基 于 ＣＦＤ－ＤＥＭ 耦合法 对 玉米颗 粒 在垂 直一 水 平 ９０。弯 管 内的运 动 特性 进 行 仿 真 分 析 。探 究 玉 米 颗 粒 在输 送过 程 中不 同区 域 的运 动 速 度 、位 置 分 布 及 碰 撞
（１．甘 肃农业 大学 机 电工程 学 院 ，兰州 市 ，７３００７０；２．兰 州天极 工 程科 技有 限公 司 ，兰州 市 ，７３００７０）
摘 要 ：为提 高玉 米 颗 粒 在 气 力 输 送 过程 中 的 输送 效 率 ，分 析 能 量 损 耗 来 源 ，借 助 计 算 流 体 动 力 学 （ＣＦＤ）与 离 散 元 （ＤＥＭ ） 耦 合 法 对 玉 米 颗 粒 在 ９Ｏ。弯 管 内 的流 动 特 性 进 行 仿 真 分 析 。结 果 表 明 ：人 口段 、弯 管 段 及 出 口 段 内玉 米 颗 粒 速 度 分 别 为 ２５ ｍ／ｓ、１６ ｍ／ｓ、１２．５ ｍ／ｓ；弯 管 段 形 成 颗 粒 束 ，并 且 使 该 区 域 内 气 流 速 度 降 低 ；管 道 内 能 量 损 失 包 括 玉 米 颗 粒 间碰 撞 及 颗 粒 与 壁 面 碰 撞 两 部 分 ，后 者 为 系统 内 能 量 损 失 的 主 要 来 源 。仿 真 结 果 对 气 力 输 送 设 备 管 道 布 置 提 供 一 定 理 论 参 考 。 关 键 词 ：气 力输 送 ；气 固耦 合 ；弯管 ；颗 粒 运 动 中 图分 类 号 ：￥２２９ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：２０９５—５５５３（２０１８）ｌｌ一００６７一Ｏ５
粒 间接触 情况 进 行 判 断 ，然 后 由牛顿 第 三 定 律 确 定 颗 粒 间作 用 力 、反 作用 力及 位移 变化 ，由牛 顿第 二定 律 计
算 相 对位 移在 相 邻 颗 粒 间产 生 的新 的不 平 衡 力 ，通 过 迭代计 算 遍历 整个 颗粒 群 ，直 到颗 粒受 力 趋 于平 衡［８］。