弯头耦合三通降阻PIV实验及CFD研究 - 【钢都市】
最权威的钢材资讯信息网站-钢都市上线啦。欢迎咨询!

弯头耦合三通降阻PIV实验及CFD研究

弯头 钢都市 305℃ 0评论

弯头与三通近距耦合是暖通空调及其它管网系统中常见的现象,局部构件互相耦合使得管网系统流动复杂,阻力计算难度加大,管网运行稳定性差,这直接影响到管道动力设备的选型、能源消耗、运行费用、管网系统安全运行,因此,管道减阻设计具有重要的工程意义。

本文利用PIV试验及CFD模拟手段对添加减阻件前后内径为32mm,弯头与T型三通之间耦合长度为1.128倍管径情况下的弯头与三通近距耦合管内流动进行研究,并对添加减阻件前后合流工况7种不同流速比的模拟与实验结果进行对比分析,验证了本文计算模型的准确性,并在此基础上对减阻件进行优化,结合物理减阻技术在不同领域的应用情况,设计出8种不同的减阻件形式,应用于管内流动,并对其进行合流、分流工况下的数值计算,将结果进行了对比分析。

研究结果表明:

(1)PIV可以成功应用于管道内流场的测量,揭示流场结构,为设计减阻方案、揭示减阻机理提供指导。SST k-w湍流模型能够准确模拟直管段及弯头与三通近距耦合管内流动,CFD与PIV流场分布近似,CFD与PIV的最大误差在15%以内。

(2)减阻的机理在于延缓和推迟边界层的转折和分离,抑制流体流经弯头与三通时的扩散与收缩效应,减小流动汇合和分离损失,抑制涡流的产生与发展,减少能量耗散,使流场更加平稳。由于不同工况下管内流动状态不同,因此减阻件的减阻效果随流动工况的变化而变化,如果减阻件与工况匹配较好,则会收到较大的减阻效果。如果工况不匹配,则减阻件的添加很可能会增加管道阻力损失。

(3)在实验用楔形减阻件外形的基础上,通过变化减阻件管道最大径向距离对合流工况进行模拟计算表明:对于工程常用流动工况范围,减阻件的最大管道径向距离不宜超过管道的直径的1/4。

(4)未添加减阻件时,本文模拟数据与Eurovent实测T型三通阻力系数及Gardel回归模型计算出的T型三通阻力系数随两支管流速比变化趋势相同,但具体数值相差较大,与张新记给出的阻力系数相差较小,从另一个方面验证了本文模拟的有效性。

(5)通过对8种不同类型减阻件减阻效果分析表明:

1)对于合流工况局部阻力系数ζ13,在流速比Vm1/Vm3<1的工况下,减阻件Ⅷ的减阻效果最好,减阻率处于17.18%~47.61%之间;在支管2流速为零的工况下不适合添加减阻件。

2)对于合流工况局部阻力系数ζ23,减阻件X的减阻效果较优,不同工况下的减阻率处于0.33%~141.30%之间。

3)对于分流工况局部阻力系数ζ31,减阻件Ⅵ在流速比Vm1/Vm3<0.8的条件下有较好的减阻表现,减阻率处于12.73%~23.89%之间。流速比Vm1/Vm3>0.8的工况下,大部分减阻件的添加起到了增阻的作用。4)对于分流工况局部阻力系数ζ32,在流速比Vm1/Vm3>0.5的工况下减阻件减阻效果不明显,部分减阻件的添加甚至出现了增阻现象;在流速比Vm1/Vm3<0.5的工况下,减阻件X有较好的减阻表现,减阻率处于10.21%~17.90%之间。

转载请注明:最权威的钢材资讯信息网站 » 弯头耦合三通降阻PIV实验及CFD研究

       以上文章如涉及版权问题,请联系站长,我们会第一时间进行删除处理!
喜欢 (0)or分享 (0)
发表我的评论
取消评论
表情

Hi,填写资料后,提交评论!

  • 昵称 (必填)
  • 邮箱 (必填)