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《东北石油大学》 2011年
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基于CFD的管道局部阻力的数值模拟

赵月  
【摘要】:在实际工程应用中,流体的管道输送得到了广泛的应用。无论输送何种物质都需要妥善解决沿线管道内流体的能量消耗与供应之间的矛盾,以确保安全的、经济的完成集输和输送的任务。其中,摩阻损失是管道输送过程中压力能消耗的主要因素之一。管路摩阻损失包括沿程摩阻损失和局部摩阻损失两部分,其中对沿程摩阻损失的研究已经达到广泛化、系统化的程度,而对于局部摩阻损失,由于实验研究的局限性、离散性以及不准确性,导致了实验所测定的各种局部摩阻的有关数据与工程实际数据有很大的的误差。20世纪末以来,随着计算机技术的飞速发展以及计算流体动力学的形成,使得许多原来无法进行实验测定以及无法通过理论分析求解的局部摩阻等流体力学问题有了求得数值解的可能。 本文针对突扩管、T型三通管和90°弯管等3种常用的典型阀件,利用FLUENT通用流体计算软件,分别在层流与湍流条件下,对管中的流动进行数值模拟,给出了3种典型阀件的内部流场特性,分析了其局部阻力特征。在突扩管中,雷诺数和突扩比对管道局部阻力有很大的影响,随着雷诺数的增大,在突扩界面后沿程减速增压,靠近管壁附近低速层流的流体质点,在与流动方向相反的压差作用下,流速逐渐减少到零,随后主流与边壁脱离,并形成回流区,且回流区的长度与雷诺数、突扩比皆呈正比关系。对于T型三通管,局部阻力一般产生于主流和支流汇合并发生碰撞的位置,且其作用随着轴向距离的延长而逐渐减弱。在水平进水管保持恒定的情况下,在一定的范围内,随着竖直管管径的增大,局部水头损失增大。在弯管流场中,由于惯性力和弯道水流的作用,压强最大值出现在90°弯头的对称面附近,整个管段的压强分布呈带状,且由于产生了与主流方向正交的二次流,弯道内侧向弯道外侧呈现压强逐渐增大趋势。此外,针对突扩管和90°弯管分别进行了局部摩阻系数计算,并与对应的经验值相对比,得出模拟计算值在经验值上下浮动,变化不大,两者是相符的,模拟计算值可以在一定程度上修订工程实际中所采用的经验值。
【学位授予单位】:东北石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:U171

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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【参考文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前4条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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【二级引证文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前3条
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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5 广东二建汕头经济特区建华国际装饰工程有限公司 林世刚;地下汽车库通风系统设计[N];广东建设报;2004年
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1 陈涛郁;管道内污水两相流动的阻力特性[D];重庆大学;2002年
2 张俊芳;通水式硬聚氯乙烯辐射采暖地板热工及阻力性能研究[D];天津大学;2008年
3 汪兴;风机盘管水系统管网水力优化软件升级[D];哈尔滨工业大学;2006年
4 赵月;基于CFD的管道局部阻力的数值模拟[D];东北石油大学;2011年
5 段在鹏;富盛铅锌矿井下通风降温方法的研究[D];昆明理工大学;2011年
6 郑坤;空调多联机系统优化研究[D];西安建筑科技大学;2007年
7 周明;风机的恒风量控制系统[D];浙江大学;2007年
8 胡根友;长大隧道施工通风技术应用研究[D];西南交通大学;2008年
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10 张新记;供热、制冷管道弯头和三通的近距离耦合管内流动2DPIV实验及CFD研究[D];西安建筑科技大学;2008年
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