圆管浆体螺旋流速度分布及运动特性仿真

为了开发高浓度低能耗的螺旋流浆体管道输送技术,借助流体力学理论,分析了圆管螺旋流的运动特性,将圆管螺旋流分解为轴向流动、周向流动和径向流动,建立了圆管浆体螺旋流的动力学方程;进而基于圆管螺旋流特点,推导出紊流状态下圆管螺旋流轴向速度和周向速度的分布表达式.同时,采用计算流体力学Fluent软件,结合Solidworks和Gambit等软件进行圆管浆体螺旋流运动特性的建模和仿真,仿真计算结果揭示了圆管螺旋流轴向速度和周向速度的分布规律,并验证了螺旋流理论速度分布式与实际运动规律相吻合.     

管道内污水两相流的阻力计算

目前的污水管道设计是将污水在管道内的流动视为单相均匀流,主要用谢才(Chezy)公式进行水力计算。由于存在管线长、流量大以及区域地形变化幅度较大等因素,建设区域排水系统需要采用新的方法,以便较准确的计算水头损失。文中将污水视为液-固两相流体。对于沿程阻力的计算,将流体分为均质流与非均质流,分别给出沿程阻力系数的计算公式;对于局部阻力,则借用气-固两相流动的局部阻力系数计算公式。最后得出了两相流情况下与单相流情况下的阻力系数区别。结论是沿程阻力系数的区别可不计,局部阻力系数差别较大,在进行设计时必须考虑。     

旋转射流喷头内部流体速度的研究

采用非标准螺旋形的加旋元件,形成加旋喷头,使喷出的射流在旋转过程中向外扩散,达到内壁清洗和钻孔的目的。加旋喷头分为圆管进液段、流槽加旋段以及锥形收缩段。文中对其流槽加旋段及锥形收缩段内流体的速度函数关系进行了探讨,得出了相应的函数关系表达式。结果表明：液体在流槽加旋段内的运动,可视为一元轴对称螺旋流动,在锥形收缩段内流体的运动可视为二元轴对称螺旋流动。     

公路隧道通风系统局部结构阻力研究

公路隧道通风系统中存在着大量的局部三通、变径及弯道结构。为了研究公路隧道通风管段在三通、变径及弯道结构处的通风风流的运动形式及局部阻力损失系数,文章采用Fluent计算软件,考虑不同影响因素,对公路隧道通风系统的三通结构(斜向合流、直向及斜向合流、斜向分流、直向及斜向分流)、变径结构(突扩、突缩、渐扩、渐缩)、弯曲风道等工况进行了研究。结果表明:(1)在斜向合流时,支、主流面积比A_3/A_1和夹角θ对局部阻力损失系数ζ的影响较大,断面形状和支、主流流量比Q_1/Q_3对ζ的影响较小;(2)对于斜向分流,支、主流夹角θ、面积比A3/A1和流量比Q1/Q3对局部阻力损失系数ζ的影响较大,断面形状对ζ的影响较小;(3)对于突扩、突缩风道,两段截面的比值对局部阻力损失的影响系数均非常明显,断面均宜设计为圆形;(4)对于弯曲风道,局部阻力损失系数ζ将随着弯曲半径r的增大而减小,同时弯曲半径r不宜小于弯道直径D。另外局部阻力损失系数ζ将随着弯曲角度γ的增大而增大,且宜为圆形。     

椰子油对气液两相螺旋流流型和压降的影响研究

文中分析了添加表面活性剂的气液两相螺旋管流的特点及研究现状,用实验的方法研究了可降解型天然椰子油体系下的气液两相流螺旋流流型及压降,对螺旋流流型进行了划分,并与不含表面活性剂体系下的气液两相流螺旋流流型进行了对比,建立了以叶轮起旋的表面活性剂体系下的气液两相螺旋流压降模型。研究表明:添加表面活性剂可以降低表面张力,使流型发生转变;流速、含气率及活性剂浓度均会对管道内的气液两相螺旋流流动压降产生影响。     

螺旋折流板换热器的数值模拟及螺旋角对其性能的影响

文中运用CFD数值模拟的方法对螺旋折流板换热器建立了数学模型,得出了螺旋角β=15°时螺旋折流板换热器壳程流体速度、温度、压力云图,从云图中可以看出,由于螺旋折流板的导流作用,壳程流体整体呈螺旋状流动,流动速度、温度和压力变化比较平缓,螺旋折流板附近不会形成流动死区。另外,在结构和操作条件相同的情况下,对螺旋角分别为9°~16°的情况下,对螺旋折流板换热器壳程的压力损失Δp和传热Nu的影响进行了分析比较。     

催化装置反再系统设备的保温改进

催化装置三旋和再生器通过外部保温,防止钢壁烟气结露导致的裂纹产生,保温质量的好坏直接影响到三旋、再生器的安全运行。结合催化装置三旋、再生器的保温更换,根据三旋、再生器的实际情况,制定了相应的设计原则和目标,然后选定保温材料,再根据所有数据参数计算出所需要的保温层厚度,并制定保温的施工工艺。通过对保温的改进,改善保温效果,提高催化装置三旋和再生器安全运行时间。     

V型沟槽减阻的实验研究

为了研究不同形状沟槽的阻力特性,利用PIV技术对零压力梯度下的V形和光滑平板湍流边界层进行对比测量.考察了在相同的来流速度下同一位置的平均速度分布、壁面切应力,并利用动量损失法计算得到了沟槽板和光滑平板局部阻力系数.分析结果表明:V形沟槽能增加黏性底层的厚度,减小壁面切应力,有减阻效果.     

不锈钢圆管内湍流摩擦因数研究

针对不锈钢圆管湍流摩擦因数计算存在的问题,在雷诺数为(1~15)×104的范围内,测定了不锈钢圆管的阻力性能,并对其湍流摩擦因数进行计算和分析,在此基础上提出了计算该种不锈钢圆管湍流摩擦因数的经验公式,并与常用的计算光滑圆管湍流摩擦因数的经验公式进行比较。结果表明,提出的经验式计算值与实测值基本一致,平均误差0.606%,最大误差1.256%。     

水平旋喷桩在地铁暗挖隧道流塑状粘性土中的应用

文章介绍了水平旋喷桩超前预加固技术在深圳地铁大剧院～科学馆区间流塑状粘性土中的应用,重点阐述了水平旋喷桩加固机理、技术特点,提出了水平旋喷桩的设计依据和设计参数,对水平旋喷桩的施工工艺、机械配套、施工关键技术、加固效果、安全性、经济性等进行了详述,可供类似工程借鉴.     

沉降性浆体管道减阻的研究进展

沉降性浆体减阻方式主要有4种:采用可溶解的高分子聚合体、采用纤维材料减阻、采用螺旋流减阻和改变管道的形状等。虽然这些减阻方式存在一些不足,但其中有些减阻措施已在沉降性浆体的输送中得到了应用。文中对各种减阻方式进行了分析和探讨。     

方形弯管内部流动与阻力系数的数值计算

弯管是化工流程系统中的重要管件,其水力损失对整个管道设计有重要影响。用FLUENT软件对弯管不同截面上速度的计算值与实验值进行对比,对弯管内部主流速度分布进行对比对不同雷诺数条件阻力系数进行计算,结果表明数值计算结果与实验值有一定的一致性。弯头进口管道的长度对流动形态有重要影响,沿程阻力系数和局部阻力系数都与雷诺数有关,并随着雷诺数的减小而增加。     

聚丙烯塑料管水力摩阻系数试验研究

为了测定聚丙烯塑料管（PP—R）的水力摩阻系数λ，用高压水柱压差计实测了PP—R直管段在不同稳态流量下的沿程水头损失，同时用电磁流量计测得相应的管道流量值。根据水力学的相关理论，推导出用上述实测值计算聚丙烯塑料管水力摩阻系数的公式。通过对试验数据的计算和分析，确定了试验用聚丙烯塑料管的水力摩阻系数，并且建立λ与雷诺数Re关系的经验公式。     

基于Fluent的空冷器管道系统流体均配研究

为了研究空冷器管道系统的流体均配问题,引入多孔介质模型,应用Fluent对空冷器的管道系统进行了数值模拟研究。结果表明:空冷器的压降越大,管道系统的流体分配越均匀;分流集合管与汇流集合管中的压力分布在一定程度上决定了管道系统的流体分配;分流集合管与汇流集合管中流体的流动方向相反有利于管道系统的流体均配,当二者的流体流动方向相同时,沿流动方向各支管流量依次增加。管道系统结构优化后,流体分配更均。     

原油管道停输再启动实验研究

在实验室内建立了管流实验装置,测定大庆原油流变特性以及进行停输再启动的实验研究。对原油流变特性的测定大多是在旋转黏度计中进行的,而原油在旋转黏度计中是拖动流,在管路中为压力流。管流实验装置测量的原油流变特性曲线更符合实际管道原油的流变特性。分析了停输前流量、启输流量、原油出站温度、环境温度对启输过程的影响。由试验结果以及模拟结果分析可知,对停输过程温度的计算偏低,再启动压力值偏大。对解决东北管网的低输量问题具有指导意义和实际的应用价值。     

海洋平台输液管道激振流体特性研究

研究了海洋平台输液管道激振流体的行为特性。依据振荡流体力学及傅里叶变换基本原理，建立了输液管道非定常、不可压缩、黏性振动流的数学模型，将流动分解为稳定流和振荡流2部分，推导出关于流场速度、压力系数的微分方程组，求解了不同条件下的流速和压力。结果表明：海洋平台输液管道激振流体的行为特性受管道结构形状及流体性质的影响。比较等截面管道的变分解和数值解，说明此方法用于研究海洋平台输液管道的流体激振是有效的。     

屈服假塑性流体管流流动及传热规律研究

结合屈服假塑性流体的本构方程、管流力平衡关系式以及非牛顿流体的能量方程，得出了屈服假塑性流体管流速度分布及温度分布。研究结果表明：由于屈服应力的作用，管中心存在柱塞流动，柱塞的半径与屈服应力成正比，与压力梯度成反比；管流流量随屈服应力的增大而减小；柱塞内温度一致，从柱塞边界到管壁，温度逐渐减小，而且越靠近管壁，温降梯度越大。     

主动旋流管道除垢系统的三维数值模拟

为分析主动旋流管道除垢系统的清洗效果,建立了以高压高速空气为介质的内置螺旋凹槽管的环形流动模型,利用fluent软件对光滑管和内置螺旋凹槽管进行数值模拟,并利用网格无关性验证模型网格。模拟结果表明：内置螺旋凹槽管的环形流动呈复杂的三维螺旋流动,而光滑管则呈普通的直线流动。在相同的条件下,内置螺旋凹槽管的切向速度比较剧烈,而光滑管的切向速度几乎为零,内置螺旋凹槽管的径向速度也比光滑管的大。内置螺旋凹槽管的切向和轴向速度的增大,使边界层减弱,有利于增大管壁的冲刷力,从而增强清洗管道的效果。     

多节点环网系统的瞬变过程模拟

在管网系统的运行操作中，阀门误关闭、管道堵塞、停泵等都会导致流体的瞬变流动，由此产生的水击压力波可能导致管段的强度破坏。环网的瞬变流动计算问题较为复杂，需要求解高阶非线性方程组，对于复杂的网状结构，系统的自动识别或标记相当麻烦。通过对环网系统水击问题的分析研究，提出了求解任意液体环网问题的计算方法和相应的计算程序。