直角弯管流道流场的数值模拟与分析许同乐
天然气放喷管线弯管流场的数值模拟
石 油 工 业 计 算 机 应 用
Ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ Ｐｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ
Ｓ ｅ ｐ ． ２ ０ １ ３ Ｔｏ ｔ ａ ｌ ７ ９ ５ ７
・
综合应 用 ・
“ 石油 行业 地质 成 图系统 的技术 门槛很高 ： ” 周 国强介 绍 ， 要 想拥有 数 据成 图 的能 力 ， 丰 富 的数 据库 储 备
必 不可少 ， 这需 要企 业得 到大 型油 田客户 的认 可 ， 并 长期在 推动 油 田行 业标 准建设 的过程 中扮 演重要 角色 。 在 ７月 １ ２日举 办 的北 京市 战略性 新兴产 业孵育 基地 新产 品发布会 上 ， 金双狐 又推 出 了变 速构 造成 图系 统４ ． ０版本 。这 是 专 门为地震 解释人 员开发 的速度 建场 和构造 成 图的软件 ， 主要解 决复 杂构 造 、 复 杂岩性 以 及 不 同资料 条件下 的二 、 三维 速度建 场及 变速 构造 成图 问题 。
６ ０
石 油 工 业 计 算 机 应 用
２ ０ １ ３ 年 ９ 月
段 内壁 面处速 度小 ， 外壁 面处 速度 相对较 大 ， 并且 存
（ ２ ）在 同一放 喷 量 下 ９ Ｏ 。 弯 管 形成 二 次 旋 流 现 象远比 １ ２ ０ 。 弯管更 明显 。
在 一个 十分 明显 的过度 区域 。气体 经过弯 管 由于离 心力 的作用在 弯管 内侧 下 弧段 形 成 二 次旋 流 ， 这 会 使 得 流场 发生明 显变化 ， 气 流流速 瞬间变 化 ， 气体 分
把 外部 地质勘探 数据 通过 国外 的软件 转换成 图像 。“ 国外 的软 件不熟 悉 中国的地形 特点 ， 而数据 成 图思想 也 不一样 。这造 成 了我们在 生产 中效 率低下 ， 常常被 困在 数据 转换 阶段无 法 自拔 。石 油勘 探 的数 据 成 图非 常 重要 ， 只有 图表精确 ， 才能 保 障采油 阶段不是 在做无 用功 。 ” 正是看 到 了国 内石油 勘探 行业 的这一块 空 白 ， 周 国强带 领 近 １ Ｏ名技 术工 人 ， 开 始 了地 质成 图软件 的创 业之路 。２ ０ １ ０年 ， 金双 狐油 气技术 有 限公 司 （ 以下 简称 “ 金 双狐 ” ） 在 北京 成 立 ， 周 国强 任 公 司 Ｃ Ｅ Ｏ。“ 我 们 的软 件服务 不仅在 中国石油 、 中 国石化 、 中国海油 等大 石油公 司得 以应 用 ， 也 已经销 售 到 利 比亚 、 苏丹 、 厄瓜 多 尔等海外 国家 。 石油 地质勘探 部署 图通 常 由三 图一 表 ， 即柱 状图 、 剖面 图 、 平 面图和 数据表 组成 ： 而双 狐地质 成 图系统充 分本 地化 ， 自带石 油行业 标 准符号 库 ， 以“ 数据成 图” 为 核心思 想 ， 能够快 速准确 地制作 各种 标准 图件 ， 反映研 究地 区域 内的综合 性信 息 ， 包括地 层发育 情况 、 研 究 区的储量 情况 、 勘探 情况等 。不仅 如此 ， 双狐 地质 成 图系 统 能直接 将 图件 投影 到 Ｇｏ ｏ ｇ ｌ ｅ 地球 ， 坐标与实 际吻合 ， 为野 外 踏勘 等提 供支持 。
弯管阻力损失及流场特性数值模拟
第54卷第6期2018年6月甘肃水利水电技术GANSU WATER RESOURCES AND HYDROPOWER TECHNOLOGYVol.54,No.6Jun.,2018DOI ：10.19645/j.issn2095-0144.2018.06.008弯管阻力损失及流场特性数值模拟魏周杨(兰州市水电勘测设计院，甘肃兰州730000)摘要：为了探讨弯管的阻力损失规律及流场特性，基于标准湍流模型及其S I M P L E解法，对"#75、弯曲半径fi= 200 m m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$%>1.2x105后 进入阻力平方区；通过弯管的压力降幅很大，可达74.1%，造成很大的水头损失；水流在转弯断面的压力分布和流速分布很不均匀，在外管壁处压力增大、流速降低，在内管壁处压力降低、流速增大，经过转弯后压力和流速梯度逐渐减小，分布逐渐均匀。
关键词：弯管；阻力系数;数值模拟中图分类号:T V134.2 文献标志码:A文章编号=2095-0144(2018)06-0034-031前言弯管广泛应用于各种流体输送系统中，通过弯 管可改变水流运动方向。
当水流经过弯管时其流场 非常复杂，在转弯处由于离心力的作用使水流脱离 边界，水流质点发生剧烈的掺混、碰撞，往往伴随着 旋涡、二次流的产生，因此弯管的研究得到许多学者 的重视。
樊洪明采用大涡模拟的方法对三维空间 的弯管进行了数值计算。
丁钰[2y对90。
弯管内湍流 流动进行了数值模拟，表明流场的计算结果与实验 数据吻合的较好。
王金娥[3]等对90。
弯管内的流体进 行了仿真计算，并对结果进行了分析。
潘忠兴[4]等对 90。
弯管内湍流流动进行了数值模拟实验，表明弯 管内流体旋转产生的离心力导致压力分布的变化。
由于弯管流场的复杂性，其流场的分布及变化规律 仍需研究，作者对K、弯曲半径$=200 mm的 90；弯管进行数值模拟研究，探讨阻力系数及流场 特性的变化，为管路的优化设计提供参考。
弯管流动阻力数值仿真分析
弯管流动阻力数值仿真分析魏善思;吴仁智;米智楠【摘要】为了找出弯管的压力场和速度场的变化规律及其影响因素,通过改变管道直径,折弯半径,折弯角度以及管道长度等控制参数,应用计算流体力学(CFD)方法对弯管进行了三维数值模拟,并由此分析了平面\"之\"字型弯管中间段相对长度L4/d对管路压力损失的影响.【期刊名称】《流体传动与控制》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】4页(P5-8)【关键词】弯管;流动阻力;CFD;数值仿真;管路设计【作者】魏善思;吴仁智;米智楠【作者单位】同济大学机械与能源工程学院上海 201804;同济大学机械与能源工程学院上海 201804;同济大学机械与能源工程学院上海 201804【正文语种】中文【中图分类】TH137.5液压管路的结构是否合理直接影响着液压系统的工作性能。
管路的流场分布特性将影响管路系统设计。
本文运用CFD软件首先对圆形弯管进行数值模拟，通过改变不同控制参数获取弯管内部的压力场与速度场，进而得到弯管流场分布特性和产生局部压力损失的原因。
并由此引伸到平面“之”字型弯管的研究，着重考察其中间段相对长度L4/d对管路压力损失的影响规律，为管路设计提供依据。
本文选择管路系统中最具特征的管子平面“之”字型弯管，结构如图1（b）所示，其基本结构为平面弯管，如图1（a）所示。
L1，L3为弯管上游段，L2，L5为弯管下游段，L4为弯管中间过度段，R为折弯半径，θ为折弯角度，φ为某角度中心截面，d为弯管直径，L4/d为长径比。
液压管路内部的液流设为粘性不可压缩流体，液流在管路转弯处多数情况下为紊流。
因此，控制模型采用标准k-ε湍流模型，具体控制方程如下。
1）连续性方程为：式中，ρ为密度；u、v和w为速度矢量在x、y和z方向上的分量。
2）动量守恒方程为：式中，ui为平均速度，i=1，2，3；uj为平均速度，j=1，2，3；p为瞬时压力；μ为动力粘度；为雷诺应力项；Si为源项。
不同工况下弯管水流流速模拟研究
均值 ； 当曲率半径为 ７ ０ ｃ ｍ时 ， 其 内侧流速平均值等 于外侧流速平均值 ， 该入 口流速为拐点流速 。但 曲率
垒 旦 团
山西 水 利旨 鲁
不 同 工 况 下 弯 管 水 流 流 速 模 拟 研 究
刘 文Байду номын сангаас涛
（ 山 西省 水 利 水 电勘 测 设 计研 究 院 ， 山西 太 原 ０ ３ ０ ０ ２ ４ ）
［ 摘要 ］ 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。 ［ 关键词 】 弯管 ； 水 流流速 ； 数值模拟 ； 曲率半径 ； 管径
界 层 的结 构 网格 采用 标 准 Ｉ ｊ ｝ 一 紊 流模 型 进行 分 析 ， 直
率半径越大的弯管流速越小 ， 而靠近弯管外侧边壁处 曲率半径越小的弯管流速越小 。 当人 口流速 为 １ ． ５ ｍ ／ ｓ 时 ，三个 不 同曲率 半 径 的 弯管管 流 在 ４ ５ 。 断 面处 水平 直 径上 的流 速分 布规 律 与
［ 中图分类号 ］ Ｔ Ｖ１ ３ ４
［ 文献标识码 ］ ｃ
［ 文章 编号 ］ １ ０ ０ ４ — ７ ０ ４ ２ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ９ — ０ ０ ２ ７ — ０ ２
有压 弯 管广 泛 应 用于 水利 工 程 中 ， 可 实 现流 体输
均 流速 。 在此 断 面下 ， 弯管 曲率半 径越 小 ， 靠 近外 侧边
90°弯管内流体流动数值模拟研究
关 键 词 弯 管 ； 数值模 拟 ； 流 场 分 析 中 图 分 类 号 Ｔ Ｇ３ ７ 文 献 标 志 码 Ａ 文 章 编 号 ｌ ６ ７ １ —８ １ ０ ０ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ —０ ０ ２ ５ —０ ４
。 一
一Ｃ
— — —湍 而列日 动能耗 Ｅ 嵇 歌竿 散率 ；
—— 湍流 粘性 系数 ；
Ｃ —— 常数 ； ＲＮＧ Ｋ—ｅ 湍流 模 型 的湍 动能 传输 方程 为 ：
析、 弯管内流场 Ｃ Ｆ Ｄ 模 拟 来 输 泥 管 道 的 阻 力 特
性 。
＝
Hale Waihona Puke 丝兰 弯 管广 泛 应 用 于水 利 、 化工 、 石 油、 动力 工 程
Ｏ ｕ ｉ
－
一
０
（ １）
等领 域 ， 弯管 中 的流动 由于受 到 弯管 曲 率的影 响 ，
相 比直管 的流 场 要 复 杂 的 多 ， 而 且会 在管 壁 附近 形成 分离 区 、 管 道截 面 上产 生二 次流 动等 ， 这 不仅 会造 成流 体 总压 和 能 量 的损 失 ， 而 且 形成 的局 部
Ｓ＝ （ ２Ｓ Ｓ ） （ ７）
在 本 文 中． 最 终 修 正 后 的 模 型 节 点 数 有
１ ２ ８ ６ １ ６个 ， 网格 单 元 有 １ ２ ２ ３ ４ １个 。 整体 网 格 划
ｓ （ ＋ ）
㈣
分 图如 图 ３所示 。
Ｌ述 方 程 的 模 型 参 数 为 ： Ｔ ］ 一４ ． ３ ８ ； ｐ ＝ ＝ ＝ ０ ．
表平 均应 变 率对 ￡的影 响 ， Ｒ 的 表达式 为 ：
弯头直角管道顺序输送混油特性的数值模拟
Ｃｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｉ ｎ Ｒｉ ｇ ｈ ｔ Ａｎ ｇ ｌ ｅ Ｐ ｉ ｐ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ Ｄｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｂａ ｔ ｃ ｈ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
Ｚ ＨＥ ＮＧ Ｘｉ ａ ｎ ｇ － ｗｅ ｎ ， ＭＡ Ｇｕ ｉ － ｙ ａ ｎ ｇ ， Ｚ ＨＡ０ Ｚ ｈ ｅ ｎ － ｚ ｈ ｉ
ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｔ ｗｏ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｉ ｒ ｇ ｈ ｔ — ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ｐ ｉ ｐ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ ｕ ｐ ｗａ ｒ ｄ ａ ｎ ｄ ｒ ｉ ｇ ｈ ｔ — ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ｐ ｉ ｐ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ ｄ ｏ ｗｎ ｗａ ｓ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｄ ． Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｏ ｉ １ ｐ ｉ ｐ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ ｗａ ｓ ｎ ｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｌ ｆ ｏ ｗ ｍｏ ｄ ｅ １ ：ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｇ ａ ｓ ｏ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｅ ｓ ｅ ｌ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ
ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｂ ａ ｔ ｃ ｈ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｏ ｉ ｌ ｓ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ， ｇ ｒ ａ ｖ ｉ ｔ Ｙ ， ｐ ｉ ｐ ｅ ｄ ｉ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ， ｖ ｉ ｓ ｃ ｏ ｕ ｓ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｍｉ ｎ ａ ｔ ｅ ｄ ｏ ｉ ｌ ｑ ｕ ａ ｎ ｔ ｉ ｔ ｙ
基于Fluent的混合弯管流场的数值模拟
基于Fluent的混合弯管流场的数值模拟
周毅;闫光辉
【期刊名称】《机械设计与制造》
【年(卷),期】2011(000)009
【摘要】弯管在工业生产的各个领域正得到越来越广泛的运用.以工业生产最常见的一种弯管体为研究对象,利用计算流体力学技术,首先对弯管体进行物理建模,设定各项基本参数,通过FLUENT软件对弯管内温度、压力、速度等参数做了全面详细的二维数值模拟,最后将计算结果进行图形化显示,得到了各项设计指标的极值及其所在部位等重要的设计及优化依据,形象具体的研究分析了弯管内流体状态.
【总页数】3页(P211-213)
【作者】周毅;闫光辉
【作者单位】天津职业技术师范大学汽车与交通学院,天津300222;天津职业技术师范大学汽车与交通学院,天津300222
【正文语种】中文
【中图分类】TH16;O353
【相关文献】
1.基于FLUENT的混合器内部流场数值模拟 [J], 文媛媛
2.基于FLUENT的弯管内部流场的数值模拟 [J], 邱立杰;张国福;郝明
3.基于FLUENT的后混合磨料水射流喷嘴内流场的数值模拟 [J], 陈林;雷玉勇;郭宗环;王永韦
4.基于Fluent的前混合磨料水射流高压管道流场的数值模拟 [J], 刘力红;曹寒冰
5.基于Fluent的气力输送弯管流场仿真模拟 [J], 胡盛翔
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弯道水流二维数值模拟及岸线整治的水动力分析方法研究
结果 与实测水 位 、 流速资料吻合较好 。 根据二维恒定流动量方 程 ， 出弯道岸线冲击力 、 提 剪切力 的计 算方
法， 以此为理论基础 ， 计算 了黎河西梁子河段岸线应力沿程分布。 关键 词 ： 边界拟合坐标变换 ； 二维水流数学模型 ； 岸线应力 ； 岸线防护
中 图 分 类 号 ：ｖ ８ ： １ Ｔ ６ Ｕ６ ７ 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ５ ８４ （０ ２０ — １ ６ ０ １０ — ４ ３ ２ １ ）２ ０ ３ — ６
速度 的压 力梯度 ， 就避 免 了由不 均匀压 力场 而形
成 的均 匀压 力梯 度 的结果 （ １ 。 图 ）
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×水位 ｚ 及糙率 ｎ节点
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一一Байду номын сангаас
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流 速 “节点
力 场 的不稳 定 结果 ，物理 变 量采 用 交错 网格 排
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列， 即把速度 Ｈ 及水位 分别布置于 ３ 、 套不 同 的网格 系 统 。 样 ， 这 相邻 的压力 点 构成 了对其 间
加涑 度 ： 为紊 动粘滞 系数
收 稿 日期 ：００ ０ — ０ 修 回 日期 ：０ １ １ — ６ ２ １— ６ １ ： ２ １－ ２ ０
作者简介 ： 张丽（ ９ １ ）女 ， １８ 一 ， 山东省泰安人 ， 助理研究员 ， 主要从事水流泥沙数值模拟研究工作 。
机载蒸发循环制冷系统中直角弯管内两相流动的数值模拟
机载蒸发循环制冷系统中直角弯管内两相流动的数值模拟 孙中原 刘艺涛 宋保银（南京航空航天大学航空宇航学院人机与环境工程系）摘 要 为了适应我国航空航天技术的发展，以及在大过载飞行器上使用蒸发制冷循环的需要，本文对动载作用下两相流的流动与换热特性进行了初步研究。
选取了具有代表意义的直角弯管流动管道，利用商业计算软件CFX，对动载作用下管道内的两相流动进行了数值模拟，以比较分析机载蒸发循环制冷系统中由于加速度过载作用对两相流动的影响。
与无过载时相比，过载作用下管内两相流的流型、空泡份额、速度和压力分布以及流阻都发生了显著变化，并且与过载的大小及方向有关。
关键词 机载蒸发循环制冷系统 两相流 动载 数值模拟1 前 言大功率高集成电子电器设备的装机，大大提高了飞行器的总体性能。
但它的发热载荷也由先前的几千瓦提高到目前的几十千瓦。
传统的空气循环式制冷系统已很难满足现代飞行器电子设备的冷却要求。
早在上个世纪的七八十年代，西方先进国家就酝酿使用液冷和蒸发循环制冷系统的想法]1[]2[。
在机动飞行的飞行器上采用液冷和蒸发循环制冷系统首先遇到的难题即为动载作用下的管道内的两项流动。
动载作用下的气液两相流在流动和传热特性上有它本身的特征。
其液相涌塞、断流（尤其在转弯处）将更趋明显。
在凝珠汇流和气泡剥离等方面也将有大的变化，进而影响其流动和传热特性。
我国航空技术的发展，迫切需要为机载电子电器设备提供一个合适的工作环境，延长其使用寿命。
机载蒸发循环制冷系统的研发势在必行。
本文着重考虑了直角弯管的情况，对动载作用下管道内的两相流动进行了数值模拟。
本文的数值模拟部分采用ANSYS 公司的计算流体力学软件CFX 。
CFX 从CFDS FLOW3D 发展而来，建立在世界最大的科技工程企业AEA Technology 50余年科技工程实践经验基础之上。
经过近30多年的发展，CFX 被化工和过程工业公认为解决流体流动、传热、多相流、化学反应和燃烧问题的首选工程仿真软件。
基于FLUENT的弯管内部流场的数值模拟
中 图分 类 号 ：ＴＥ ８ ３ ２ 文 献标 志码 ： Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ６ ９ ６ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２ — ６ ９ ５ ２ ． ２ ０ １ ３ ． ０ １ ． ０ １ ３
Ｎｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ １ Ｓｉ ｍ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎａ １ Ｆｌ ｏ ｗ Ｆｉ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎ Ｂｅ ｎｄ Ｄｕ ｃ ｔ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＦＩ Ｕ ＥＮＴ
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ ： Ｂｅ ｎｄ ｄｕ ｃ ｔ ；ＦＩ ＵＥＮ Ｔ ； Ｎｕｍ ｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
＊Ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｕ ｔ ｈ ｏ ｒ ． Ｔｅ １ ．： — 卜 ８ ６ — １ ３ ９ ４ １ ３ ６ ０ ０ ４ ６； ｅ — ｍａ ｉ ｌ ：Ｚ ＧＦ — ＦＳ ＠１ ６ ３ ． ｅ ｏ ｍ
第３ ３ 卷 第１ 期
２ 石
油
化
工
大
学
学
报
Ｖｏ１ ．３ ３
ＮＯ．１
Ｊ ＯＵＲＮＡＩ ＯＦ ｌ Ｉ Ａ（ ） ＮＩ Ｎ（ ＳＨ１ Ｈ ＵＡ ＵＮｌ ＶＥＲＳ Ｉ ＴＹ
Ｍａ ｒ ．２ ０ｌ ３
文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ６ ９ ５ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ － ０ ０ ４ ８ — ０ ５
期 的研究 中 ， 主要是 采 用 实 验测 量 的方法 从 宏 观 上
对 其进行 了研 究 ， 但 是 由于弯管 内部 流场 的复杂性 ， 仅 用传统 的实 验方 法 很 难得 到 其 内部 的各 种 细 节 。
221767_弯管中多相流冲刷腐蚀数值模拟
面上开凿纵向沟槽 能 减 轻 固 粒 对 壁 面 的 磨 损 ,在 一
题 ,尤其是弯管的磨损腐蚀相当严重 ,对油田的安全
损和防磨进行 了 研 究 。 柳 成 文 、毛 靖 儒 [1-2]对 90
°弯
管内气固两相流和 冲 刷 磨 损 进 行 了 研 究 ,指 出 了 固
粒对壁面 的 磨 损 主 要 取 决 于 壁 面 处 粒 子 的 速 度 分
撞和剪切频率增大 ,从而使得此处切应力较大 。
体积分数 、剪切力都较大 ,因此腐蚀磨损严重 。
大 ,而且此处固相颗粒的体积分数较大 ,与壁面的碰
由文献 [
9
10]知 ,由于水相和颗粒相的存在 ,壁
面腐蚀受到流场因素和电化学因素作用的影响 。 从
管底部两倍管径附近外壁 ,此处颗粒质量浓度 、水的
2.
2 不同弯管的多相流参数及腐蚀分析
kg/m3 ;
dd 为 颗 粒 直 径 ,m;
F 为其他作用力 ,
N;
Re 为相对雷诺数 。
1.
3 磨损率计算
管壁磨损率方程 [8]:
f(
mdC(
d)
α)
udd(
u)
(
Re =
5)
Ad
i=1
式中 ,
Re 为磨 损 率 ;
C(
d )为 颗 粒 直 径 函 数 ;
α)
f(
为冲 击 角 函 数 ;
α 为 颗 粒 与 壁 面 的 入 射 角;
°弯
管内 20
°~80
°外侧壁上间隔一定距离安 装 截 面 积 一
收稿日期 :
2013
05
06
状进行了分 析 [1]。 林 建 忠 等 [5]研 究 发 现 ,通 过 在 壁
基于FLUENT的90°圆形弯管内部流场分析
第３卷第１期 ２００８年１月
中国舰船研究 Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｈｉｐ Ｒｅｓｅａｒｃｈ
国舰船研究
第３卷
何尺寸如图１所示。为了分析方便，将弯管分成
上游直线段、弯曲段和下游直线段３部分。弯管
的曲率直径比为Ｒｅ／Ｄ＝２，弯管直径Ｄ为１０４
ｍｍ，上、下游的直线段长度均为１ ０４０ ｍｍ，咖为极
假设流体空间点的平均流速和平均压强分别 用瓦和Ｐ一表示，在直角坐标下的雷诺平均ＲＡＮＳ 方程可用下式表示：
—ａ—ｕｉ：０
Ｏｘ‘
ｉ一０ａＵｔ十ｉ＋：ｉ１—１ｉ ，—等＝ＯＩ 一ｘ一—古—轰ｐ一Ｏｘ十＋ｉ矽蕞一Ｏ一ｘ —ｌＯ—ｘｉ 一：＿—蚤警ｘｌ一
式中，矽为流体运动粘性系数；一Ｐ Ｍ’；ｕ’，为雷诺应
角，并定义弯曲段的主流入口截面处咖＝００，弯 曲段出口截面处西＝９００，曲率半径Ｒｃ＝２０８ ｍｍ， 坐标系原点０位于弯管曲率半径的中心。其中 ｕ’和ｕ表示沿弯管中轴线的纵向距离。
２．２几何结构和网格的生成
本算例的研究对象为９０。圆截面弯管，其几
图２弯管横剖面和纵剖面网格图
２．３ 边界条件
边界的进口条件：均匀来流速度大小为８．７ ｍ／ｓ，方向垂直于弯管的入口截面即Ｙ一孑平面，温 度３００ Ｋ。边界的出口条件：出口压力０ Ｐａ。壁 面条件：固体壁面上采用无滑移条件。
３计算结果与分析
Ｊｉａｎｇ Ｓｈａｎ Ｚｈａｎｇ Ｊｉｎｇ—ｗｅｉ Ｗｕ Ｃｈｏｎｇ－ｊｉｔｉｎ Ｘｕ Ｑｉｎｇ Ｐｅｎｇ Ｗｅｎ—ｂｏ Ｃｈｉｎａ Ｓｈｉｐ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｗｕｈａｎ ４３００６４，Ｃｈｉｎａ
基于CFD的Z形弯管流场模拟分析及其结构优化
Ｃ Ｆ Ｄ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ａ ｒ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ｌｏ ｆ ｗ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ｏ ｆ Ｚ－ ｓ ｈ ａ ｐ ｅ ｄ ｂ ｅ ｎ ｄ ．Ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ＣＦ Ｘ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｅ ｄ ，ｔ ｈ ｅ ｆ ｉ ｇ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｏ ｕ ｒ ，ｖ ｅ ｌ ｏ ｃ ｉ ｔ ｙ ｖ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ，
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｕｓ ｉ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ ｅ ｌ ｂ ｏ ｗ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｚ— ｓ ｈ ａ ｐ ｅ ｄ ｂ ｅ ｎ ｄ ｐ ｉ ｐ ｅ ，ａ ｎ ｄ ＣＦ Ｘ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ａ ｐ ｐ ｌ ｙ ｉ ｎ ｇ
Ｈｖ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｓ Ｐ ｎ ｅ ｕ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｓ＆ Ｓ ｅ ａ ｌ ｓ ／ Ｎｏ ． ０ ９ ． ２ ０１ ４
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ４ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ８ － ０ ８ １ ３ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ９ ． ０ １ １
ｖ ｅ ｌ ｏ ｃ ｉ ｔ ｙ ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｐ ａ ｔ ｈ ｌ ｉ ｎ ｅ ｓ ， Ｉ Ｓ Ｏ－ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｓ ｏ ｆ ｖ ｅ ｌ ｏ ｃ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ａ ｒｅ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ，ｔ ｈ ｕ ｓ ｒ ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ｗｈ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ ｌ ｆ ｏ ｗ ｓ ｔ ｈ ｅ Ｚ － ｓ ｈ ａ ｐ ｅ ｄ ｂ ｅ ｎ ｄ ｐ ｉ ｐ ｅ ｒｅ ａ ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｅ ｄ ． Ａｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ，ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｇ ｅ ｏ ｍｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｚ － ｓ ｈ ａ ｐ ｅ ｄ ｂ ｅ ｎ ｄ ｐ ｉ ｐ ｅ ａ ｒｅ ｐ ｕ ｔ ｆ ｏ ｒ ｗ ａ ｒ ｄ ， ｗｈ ｉ ｃ ｈ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｇ ｏ ａ ｌ ｏｒ ｆ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｉ ｎ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍｐ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｓ ａ ｖ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｓ ｔ ｓ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｅ ｌ ｂ ｏ ｗ； ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ； ｆ ｌ ｏ ｗ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ； ｅ ｎ ｅ ｒ ｙ ｃ ｇ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍｐ ｔ ｉ ｏ ｎ
竖直通道内水平管束自然对流的数值模拟
山 东 化 工 收稿日期：２０２０－０４－２８作者简介：代明俊（１９９４—），安徽安庆人，上海理工大学在读研究生，主要从事流动与换热的数值模拟研究。
竖直通道内水平管束自然对流的数值模拟代明俊，王治云（上海理工大学能源与动力工程学院，上海 ２０００９３）摘要：采用非稳态的层流模型对竖直通道内水平管束的自然对流换热进行了数值模拟。
分析了管间距以及瑞利数的变化对管束自然对流的流动和换热特性的影响。
数值模拟结果表明：随着管间距和瑞利数的增大，管间的流动由稳定的对称状态逐渐发展为随时间的周期震荡状态和混沌的震荡状态，并给出了管后所有对称流动状态消失的临界管间距和瑞利数。
圆管换热在瑞利数较小时随管间距的增大变化较小，当瑞利数在１０６≤Ｒａ≤１０８范围时，圆管换热总体随管间距的增大而减小。
关键词：圆管束；自然对流；数值模拟；管间距；瑞利数中图分类号：ＴＱ０１８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０２０）１３－０２０４－０４ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＮａｔｕｒａｌＣｏｎｖｅｃｔｉｏｎｏｖｅｒａＣｏｌｕｍｎｏｆＣｙｌｉｎｄｅｒｉｎａＶｅｒｔｉｃａｌＣｈａｎｎｅｌＤａｉＭｉｎｇｊｕｎ，ＷａｎｇＺｈｉｙｕｎ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｈａｎｇｈａｉｆｏｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００９３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｓｐｅｒｆｏｒｍｅｄｂｙａｄｏｐｔｉｎｇｔｒａｎｓｉｅｎｔｍｏｄｅｆｏｒｔｈｅｎａｔｕｒａｌｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎａｒｏｕｎｄａｂｕｎｄｌｅｏｆｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｃｙｌｉｎｄｅｒｓｃｏｎｆｉｎｅｄｉｎａｖｅｒｔｉｃａｌｃｈａｎｎｅｌ．ＴｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｐｉｔｃｈｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃｙｌｉｎｄｅｒｓａｎｄＲａｙｌｅｉｇｈｎｕｍｂｅｒｏｎｔｈｅｆｌｏｗａｎｄｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ，ｔｈｅｆｌｏｗｂｅｔｗｅｅｎｃｙｌｉｎｄｅｒｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｆｒｏｍｓｔａｂｌｅａｎｄｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｓｔａｔｅｔｏｐｅｒｉｏｄｉｃｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｓｔａｔｅａｎｄｕｎｓｔａｂｌｅｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｐｉｔｃｈａｎｄＲａｙｌｅｉｇｈｎｕｍｂｅｒ，ａｎｄｏｂｔａｉｎｅｄｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌＲａｙｌｅｉｇｈｎｕｍｂｅｒａｎｄｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｐｉｔｃｈｗｈｅｒｅｔｈｅｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｎｄｓｔａｂｌｅｆｌｏｗｄｉｓａｐｐｅａｒｅｄ．ＴｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃｙｌｉｎｄｅｒｓｗａｓｗｅａｋｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｐｉｔｃｈｗｈｅｎｔｈｅＲａｙｌｅｉｇｈｎｕｍｂｅｒｗａｓｓｍａｌｌｅｒｂｕｔｏｂｖｉｏｕｓｌｙｗｈｉｌｅｔｈｅＲａｙｌｅｉｇｈｎｕｍｂｅｒｌａｒｇｅｒａｎｄｂｅｃｏｍｅｒｅｇｕｌａｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｙｌｉｎｄｅｒｓ；ｎａｔｕｒａｌｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｔｕｂｅｓｐａｃｉｎｇ；Ｒａｙｌｅｉｇｈｎｕｍｂｅｒ 流体扰流管束在实际工程中有着广泛的应用，如空气经过空气冷却器中的传热，某些电子器件的散热设计等。
弯曲输流管道流固耦合流动特性研究
弯曲输流管道流固耦合流动特性研究
徐合力;蒋炎坤
【期刊名称】《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》
【年(卷),期】2008(032)002
【摘要】以流固耦合理论为基础,对一段两端约束弯曲输流管道建立流体动力学模型及固体运动模型,利用FEA法对该管道系统流固耦合振动特性及弯管内流体流动特性进行了模拟计算和分析,结果表明:流体在管道弯曲处被迫改变方向时,将对管壁施以附加作用力,最大应力和应变发生在入口和出口处附近的上下部.由于管道的弹性作用,管道壁面又会反过来影响管内流体流动情况,两者之间存在复杂的耦合作用;弯管内侧壁附近能量损失较大,静压分布从0°～90°截面始终是外侧高于内侧,进口段湍动能较小、拐弯处较大,管道内流体流速在弯曲管道转角处相对较高.
【总页数】4页(P343-346)
【作者】徐合力;蒋炎坤
【作者单位】华中科技大学能源与动力工程学院,武汉,430074;武汉理工大学能源与动力工程学院,武汉,430063;华中科技大学能源与动力工程学院,武汉,430074【正文语种】中文
【中图分类】U671.915
【相关文献】
1.圆弧输流管道流固耦合力学特性分析 [J], 张毅鹏;侯建华;宋贝贝;王娇
2.简支梁输流管道流固耦合差分迭代算法研究与应用 [J], 侯祥林;王洁乐;孙红;王
瑞堂
3.弯曲输流管道流固耦合动力特性分析 [J], 俞树荣;马璐;余龙
4.基于ANSYS的输流管道流固耦合特性分析 [J], 喻萌
5.输流管道流固耦合振动研究 [J], 于家付;马廷霞;钟魁;王海兰;朱亚明;赵潇
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直角拐弯通道中空气冲击波的传播及数值模拟
收稿日期:2004-04-20; 修订日期:2004-07-25 基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(59939190);国家自然科学基金资助项目(50004007) 作者简介:王来(1963-),男,山西阳高人,教授,博士研究生,主要从事土木工程研究.文章编号:100424574(2004)0420146205直角拐弯通道中空气冲击波的传播及数值模拟王 来1,2,李廷春2(1.天津大学建工学院,天津300072;2.山东科技大学土建学院,山东泰安271019)摘要:针对地下通道中空气冲击波的传播,通过试验研究,得到了空气冲击波在直角拐弯通道中传播的衰减系数。
同时,应用流体网格法进行了数值模拟,获得了通道直角拐弯前后空气冲击波传播的波形图和流场图。
并将两方面的研究成果进行了对比,证明了试验和数值研究方法及研究成果的一致性。
关键词:空气冲击波;直角转弯通道;流体网格方法;数值模拟中图分类号:O354.5 文献标识码:APropagation of air shock w ave in rectagular bend tunnel and its numerical simulationW ANGLai 1,2,LI T ing 2chun 2(1.C ollege of Architecture and Civil Engineering ,T ianjin University ,T ianjin 300072,China ;2.Shandong University of Science &T echnology ,T ai ’an 271019,China )Abstract :This paper does research on shock wave propagation in tunnel.Decaying factors of shock wave propagation in rectangular bend tunnel were obtained by experimental research.Then fluid 2in 2cell (F LIC )method is applied to simulate the same problem ,overpressure oscillogram and overpressure graph of flow field before and behind the bend were g ot.By com paris on ,the results from calculation and experiment were consistent.Then ,research findings of the calculation and the experiment are proved to be reliable.K ey w ords :shock wave ;rectangular bend tunnel ;fluid 2in 2cell ;numerical simulation 空气冲击波是爆破的主要危害之一。
复杂流道流场的研究状况
复杂流道流场的研究状况
许同乐;周志鸿
【期刊名称】《机床与液压》
【年(卷),期】2005(000)007
【摘要】介绍了液压系统中各种复杂流道流场的研究状况,指出了能量损失和产生噪声的原因;通过了解复杂流道流场的本质规律,对指导液压元件的加工和生产,减少工作介质在流道内的能量损失具有重要意义.
【总页数】2页(P126,145)
【作者】许同乐;周志鸿
【作者单位】山东理工大学机械学院,淄博,255091;北京科技大学土木与环境工程学院,北京,100083
【正文语种】中文
【中图分类】O357
【相关文献】
1.河道流场流态测验及流场流态图绘制 [J], 邱上富
2.液压系统复杂流道流场的有限元研究 [J], 高殿荣;赵永凯
3.液压传动中复杂流道流场的数值计算 [J], 高殿荣;赵永凯
4.管道复杂流场气固两相流DPM仿真优化 [J], 张涛;李红文
5.复杂流道特种滑阀流场数值仿真 [J], 干敏耀; 卢永锦; 张壮志; 穆瑞芳
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三维方形直角弯管湍流场数值预报
三维方形直角弯管湍流场数值预报
何子干;穆维贤
【期刊名称】《大连理工大学学报》
【年(卷),期】1992(032)004
【摘要】采用三维贴体坐标技术和ＳＩＭＰＬＥＣ算法，数值求解了由标准Ｋ－c 湍流模型封闭的雷诺方程，具体算例取为９０°方形截面弯管，使用壁函数处理固壁边界条件，以及交错网格方法处理速度和压强的耦合。
所得结果与对应实验吻合良好，充分说明了算法的合理性和可靠性。
【总页数】6页(P465-470)
【作者】何子干;穆维贤
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】O357.5
【相关文献】
1.湍球塔内三维流场的数值计算 [J], 刘忠
2.直角弯管流道流场的数值模拟与分析 [J], 许同乐
3.90°弯管流场的CFD三维数值计算 [J], 夏鹏飞;马强;马琳;乔丹;姚锦华;武易
4.弯管内三维流场水力特性数值模拟 [J], 戴熙武;孙洪亮;杨飞;纪昌知
5.三种湍流模式数值模拟直角弯管内三维分离流动的比较 [J], 丁珏;翁培奋
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弯头(弯管)阻力系数比较与流动特性分析
７６
图１弯头及其二戎流
２弯头阻力系数确定
我们知道，弯头的局部水头损失一般用一个局部阻力系数ｒ与流速水头的乘积妻表妻，
ｆ由试验确定。通常，阻力系散ｆ与雷诺数Ｒｅ及几何形状有关·考虑到工程实践中的水流大
≥位于阻力平方区，因此本文不考虑雷诺数的影响。下面介绍几种确定弯头阻力系数的方
（１）文献［３～５］推荐：
适用于ｍ＞２×１０５的紊流。（２）从图２～图７可以看出，各家资料的差异是比较大的，尤其
当ｒ／ｄ＜１．０时，差异更加突出。虽然各家资料差异颇大，但其阻力变化规律相同，即弯头阻 力系数随弯角的增加而增大，随曲率半径的增加而减小。另外，我们还可以看出，除文献Ｅ６］ 之外．当ｒ／ｄ＞２．５时，ｆ～ｒ／ｄ关系曲线趋于双曲线的渐近线，亦即阻力系数不再随曲率半 径的增大而进一步减小。（３）弯头内水流的主要特征为存在涡流区（当曲率半径较小时）、二 次流，并以螺旋形态在弯头内流动，发生三维边界层分离。
了分析。
关键词弯头（夸管），阻力系数，弯角，曲率半径，二次流，螺旋流
１引 言
在水利水电水运工程、给水排水工程、石油天燃气输送管道等工程中，我们经常会遇到 弯头或弯管，如图１所示。对于弯头或弯管的水力特性，国内外许多学者曾进行过研究．研 究最早且深入细致者首推前苏联学者依杰里奇克（ＨＡｅｍｌｑＨＫ，１９５７），其研究结果表明：水流 流经弯头时，由于离心惯性力的作用，外壁压力升高，内壁压力降低；外壁处的流速相应地较 小，内壁处的流速则较大。这样，靠近外壁产生扩散效应，内壁则产生收敛效应．又由于离心 惯性力的作用，水流在弯头中力图向外壁方向流动，因此加强了水流对内壁的脱离，在内壁 附近形成涡流区，并作三维扩散，致使主流的有效断面减小。此外，由于离心惯性力和边界层 的作用，弯头中还会产生二次流，与主流相叠加形成螺旋流，并且在很长的距离上极缓慢地 消失。依杰里奇克的研究还表明：弯头的阻力系数不仅与雷诺数有关，而且与弯头的几何参 数（如转角、曲率半径、进出口面积比等）有关。内壁涡流区和二次流是弯头能量损失的主要 来源，并且决定了出口流速场的特性。Ｓｃｈｌｉｃｈｔｉｎｇ（１９７９）指出，弯头本身段的损失仅是其损 失的一部分，应计人其后变匀段的能量损失。日本伊藤荚觉［９］对于内径为１．６～３．５ｃｍ的 １０种弯头进行了试验研究，其结果表明：弯头对进口段长度的影响为３０倍内径左右，对出 口段长度的影响为５０倍内径左右。弯头内压力降低在径向最大，曲率半径小的弯头尤为突 出。另外，在许多《水力学＇教科书中，均给出一些确定弯头局部阻力系数的经验公式或表值。 由于各家结果不尽相同，且差异较大，以致当我们选择时感到莫衷一是．本文对几种典型的 资料，进行了比较研究，以供使用时参考。
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终得到的数值解应该满足网格无关性要求 。本文将 流动区域网格划分为 456 个单元 , 575 个总体节点 , 如图2 所示。
图 1 直角弯管管道的结构简图
图 2 流动区 域剖分
给定进口速度 v =8 m/ s , 出口压力 p =10.02 MPa , 运动粘度取 ν=30 ×10-6 m2/ s , 进口直径 d =12 mm , 则雷诺数为
分析图 3 和图 4 可以看出 , 由于流线是 1 条瞬 时光滑曲线 , 它不能转折 , 也不能相交 , 所以在流 道的直角拐弯处就形成涡旋 , 并且由于流体流动存 在惯性 , 在铅直方向的流道上还存在流动的分离和 附壁现象 , 从而产生流动的能量损失和流体噪声 。 根据可视化结果 , 可以分析确 定在某一结构 尺寸 下 , 流体流动时所产生涡旋的大小和位置 , 可据此 选择合适的管道长 度 , 减少涡 旋对流体流动 的影 响。从图 5 可以看出压力分布情况 , 入口压力较 大 ;由于存在局部阻力损失和沿程阻力损失 , 出口 压力减小 。
1 引言
在液压系统中存在着各种流道 , 简单的流道如 长直管 , 复杂的流道如分岔管 、 直角弯管 、 节流流 道 、 突扩管等 。 当流体在这些管道内流动时 , 会产 生 2 种能量损失 :一种是由于流体的粘性和管道粗 糙而引起的沿程能 量损失 , 另 一种是由于局 部障 碍 , 如分岔管分岔处 、 直角弯管的弯头 、 阀门等处 产生的局部能量损失 。由于流线本身所具有的特殊 性质 , 使得流体在流经这些局部障碍处时 , 会产生 流动的分离和再附现象 。 流动的分离会引起涡旋 , 从而引起压力降和能量损失 。
与雷诺数之间的关系 。
参 考 文 献 1 傅德薰 , 马延文 .计算流体力学 .北京 :高等教 育出版
社 , 2002 2 章本照 , 印 建安 , 张 红基 .流 体力学 数值 方法 .北 京 :
机械工业出版社 , 2003 3 李玉 柱 , 苑明 顺 .流体 力学 .北 京 :高等 教育出 版社 ,
3 雷诺数 Re 与摩擦阻力系数 λ之间的关系
由于流体在流道内流动会产生 2 种能量损失 , 其中一种是摩擦阻力损失 , 指流体在直管中流动时 产生的沿程损失 。 这种损失是由于液体具有粘性 , 当液体流动时 , 流体粘附于管道壁面 , 从而产生摩 擦阻力而形成的 , 故称摩擦阻力损失 。
取图 1 所示中间直管部分 , 长度为 0.3 m , 对 其摩擦阻力损失进行研究 。 通过计算得出摩擦阻力 系数 λ与雷诺数 Re 之间的关系 , 图 7a 所示为层流 状态下雷诺数 Re 与摩擦阻力系数 λ之间的关系曲 线 , 近似双曲线 , 变化趋势随着雷诺数 Re 的增大 摩擦阻力系数 λ减小 , 图 7b 所示为紊流状态下摩 擦阻力系数 λ与雷诺数 Re 之间的关系曲线 , 该曲 线与莫迪图的光滑管区的曲线接近 。
Re =vνd =3 200 由于计算得到的雷诺数 Re 大于临界雷诺数
— 37 —
图 3 速度矢量图
图 4 流线图谱
图 5 压力轮廓图
2 320 , 所以该流动 状态为紊流 , 在流场的计 算中 应用标准 k -ε模型方程进行数值模拟 。 图 3 为速 度矢量图 , 图 4 为流线图谱 , 图 5 为压力轮廓图 。
通过计算得到进油口速度与管道两端压力差之 间的曲线 , 图 6a 为管道内流体在层流状态下进油 口速度与管道两端压力差之间的曲线 , 图 6b 为紊 流状态下进油口速度与管道两 端压力差之间 的曲 线 。 从图中可以看出 , 在速度不同的情况下 , 进出 油口压力差随进口速度的增加而增大 , 由此可知能 量损失随着速度增加而增加 。
(2)数值模拟计算表明进出油口压力差随进口 速度的增加而增大 , 即能量损失随着速度增加而增
《 起重运输机械》 2005 (6)
起重机制动器试验台 虚拟测试系统
武汉理工大学物流工程学院 王紫超 徐长生
摘 要 :虚拟测试技术逐渐应用于工程检测领域 。 结合起重机 制动器试验 台实际测 量需要 , 用 DASYLAB 软 件自编了一套虚拟测试系统 , 并研究了用该软件建立虚拟测试系统的一般方法 。
图 6 速度与压力差曲线 (a) 层流状态 (b) 紊流状态
— 38 —
图 7 雷诺 数 Re 与摩擦阻力系数 λ之间的 关系曲线
(a) 层流状态 (b) 紊流状态
4 结论
(1)通过采用有限体积方法对液压系统中直角 弯管流场进行数值模拟 , 并在此基础上分析涡旋结 构的特点 、 能量损失的产生及噪声等问题 。
关键词 :直角弯管 ;流场 ;数值模拟 ;分析 Abstract :The flow field in right angle pipe is numerically simulated by finite volume method and the visualization images of velocity , streamline , and pressure are shown.The location and size of vortexes are determined according to the visualization images .In addition, the curve indicating the relation between inlet and outlet pressure drop and inlet fluid velocity is drawn and the friction factor as a function of the Reynolds number is plotted for the straight pipe section. Keywords:right angle pipe ;flow field;Reynolds number
1 前言
由于微电子 、 计算机与网络 、 软件等技术的发 展及其在电子测量仪器上的应用 , 新的测试理论 、 测试方法 、 测试领域 、 新仪器结构不断出现 , 在许 多方面已突破了仪器的概念 , 电子测量仪器的功能 和作用发生了质的变化 。 在此背景下产生了所谓的 虚拟仪器 , 虚拟仪器作为新兴的仪器仪表 , 正以不 可逆转的力量推动着测控技术的革命 。 由于它基于 计算机技术 , 所以具有强大的 功能和高度的 灵活 性 , 用户可用它来组建适合自己的专门测量系统 , 在一定的硬件支持下 , 对对象信号进行采样 , 在实 时或离线条件下 , 经软件处理得到测量结果 , 且可 以根据需要修改 、 扩展 、 升级 、 或自行配置应用软 件来重新定义其功能 , 因而再也不必将自己封闭在
1998 4 高殿荣 , 王益群 .液压集成块内弯曲流道 流场的数值 计
算与分析 .机床与液压 , 2001
作者地址 :山东淄博山东理工大学机械学院 邮 编 :255049 收稿日6)
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2 直角弯管流道流场的计算
液压系统中直角弯管管道比较多 , 从而导致流 场结构复杂 , 能量损失增加 , 图 1 所示为某液压系 统中的直角弯管管道的结构简图 。
对直角弯管进行数值模拟 , 必须对流动区域进 行网格划分 , 流动区域网格节点的多少以及疏密分 布 , 应根据数值给出的求解精度要求以及流场参数 变化梯度大小来决定 。一般情况下 , 网格节点数愈 多 , 求解精度愈高 ;流场参数变化梯度大的区域应 该布置更密的节点 , 以分辨出流动变化的细节 。 最
2 DASYLAB 软件
DASYLAB (Data Acquisition Laboratory)是 1 套 Windows 环境下的集高速数据采集 、 分析和过程控 制于一体的功能强大的组态化软件包 。该软件采用 图形化 编程环境 , 通过 连接自 带功能 模块来 完成
加。 (3)通过数值模拟计算 , 给出了摩擦阻力系数
功能固定 、 缺乏灵活性 而且价格昂贵 的传统仪器 中 , 这将在测试领域开拓出新的局面 。
将虚拟仪器技术引入到起重机制动器试验台检 测中 , 建立 1 个在线的试验台自动化采集与测试分 析系统 。 该试验系统利用 虚拟测试软件 DASYLAB 建立友好的虚拟仪器面板 , 可完成对数据采集 , 分 析处理及状态监控 、 动态曲线显示等 , 大大突破了 传统仪器仪表在数据传送 、 处理 、 显示和存储功能 等方面的限制 。
分析·研究
直角弯管流道流场的 数值模拟与分析
山东理工大学机械学院 许同乐
摘 要 :对直角弯 管流道流场进行有限体积 法数值 模拟 , 分别 给出了 直角弯 管的速 度 、 流线 、 压 力可视 化 图象 , 指出流体流动时直角弯管中涡旋产生的位置和 大小 。 并描 绘出进 油口速 度与进 出油口两 端压力 差之间 的 关系曲线以及直角弯管内直管的摩擦阻力系数与雷诺数之间的关系曲线 。
关键词 :制动器 ;试验台 ;DASYLAB;虚拟测试技术 Abstract :Virtual measuring and testing technology has found more and more application in actual apparatus checking and testing .Considering special crane brake test rig operation requirements, the DASYLAB software is used to develop a virtual measuring and testing system to meet them.Also , basic procedures to build virtual measuring and testing system with the DASYLAB are presented. keywords:brake ;test rig ;DASYLAB;virtual measuring and testing technology