亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        文丘里管與彎管水力特性的數(shù)值模擬

        2021-06-23 07:53:42王嘉瑞楊紅發(fā)鐘思潔蒲笑非劉佳藝
        科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新 2021年18期
        關(guān)鍵詞:模型

        王嘉瑞 陳 爽 楊紅發(fā) 鐘思潔 蒲笑非 劉佳藝

        (1、核反應(yīng)堆系統(tǒng)設(shè)計(jì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 成都610213 2、中國核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院,四川 成都610213)

        1 背景

        文丘里管是工程應(yīng)用中的常見管件,具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行穩(wěn)定、安裝便捷等優(yōu)點(diǎn),常應(yīng)用于不同介質(zhì)的流速測量和壓降調(diào)節(jié)。工程上一般可選擇節(jié)流孔、孔板、文丘里管等形式的阻力件平衡系統(tǒng)阻力,匹配泵的揚(yáng)程。目前已發(fā)表的文獻(xiàn)中,主要研究文丘里管內(nèi)部結(jié)構(gòu)與阻力系數(shù)的關(guān)系,缺少整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究。

        本文利用CFX 軟件,針對(duì)彎管前后設(shè)置文丘里管開展了數(shù)值模擬研究,分析內(nèi)部流場及水力特性的主要特點(diǎn),比較文丘里管在彎管前后時(shí)節(jié)流性能的變化,為工程應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)提供經(jīng)驗(yàn)。

        2 文丘里管結(jié)構(gòu)

        文丘里管按流通截面主要分成三部分,入口收縮區(qū)、喉部和漸擴(kuò)區(qū)。當(dāng)上游管道足夠長時(shí),入口流量平穩(wěn)流向均勻,進(jìn)入收縮區(qū)后受斜面影響向內(nèi)匯聚,損失部分能量后通過喉部到達(dá)漸擴(kuò)區(qū)。從阻力件的設(shè)計(jì)考慮,調(diào)整收縮區(qū)的斜面角度可控制流體的能量損失。增設(shè)的阻力件要盡可能減少對(duì)下游的影響,因此設(shè)置漸擴(kuò)區(qū)使流體盡可能平緩進(jìn)入下游(圖1)。

        圖1 文丘里管結(jié)構(gòu)示意圖

        3 計(jì)算模型與邊界條件

        數(shù)值模擬計(jì)算的核心區(qū)域?yàn)槲那鹄锕芏?,建模時(shí)采用相同的管道和結(jié)構(gòu)參數(shù),按照直段和彎管與文丘里管的組合構(gòu)建三維模型。模型1 中包括文丘里管及前后直管延長段,用于分析文丘里管在流場均勻時(shí)流場分布和評(píng)估無干擾狀態(tài)下文丘里管的節(jié)流效果。模型2 與模型3 用于研究文丘里管與彎管的相互影響,模型2 將文丘里管設(shè)置在彎管前,模型3 將文丘里管設(shè)置在彎管后。進(jìn)出口的直管延長段都預(yù)留五倍直徑長度的管道,使流場進(jìn)行充分發(fā)展便于觀測流場。在CFX 前處理時(shí)選用常溫下的水作為介質(zhì),進(jìn)口設(shè)置為質(zhì)量流量入口,出口設(shè)置為零壓力邊界,不考慮重力影響。本文選擇的邊界條件對(duì)應(yīng)管內(nèi)平均流速約1.6m/s,參考管道的流速設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),屬于低流速工況。

        流體的流動(dòng)模型由對(duì)應(yīng)雷諾數(shù)直接選取,其計(jì)算公式如下:

        Re =ρvdη

        其中:v 為流速,d 為水力直徑。

        為了使結(jié)果具有包絡(luò)性,參考截面選擇管道截面,水力直徑為200mm。由此計(jì)算的雷諾數(shù)約106,遠(yuǎn)大于104,屬于高雷諾數(shù)湍流區(qū),故計(jì)算模型采用k-ε 模型。

        為了保證計(jì)算的的準(zhǔn)確性,迭代過程設(shè)置殘差精度為10-5,且在文丘里管下游的管道取3 個(gè)監(jiān)測點(diǎn),當(dāng)監(jiān)測點(diǎn)能觀測到有周期性波動(dòng)時(shí)可認(rèn)為計(jì)算達(dá)到收斂。

        4 數(shù)值結(jié)果與分析

        4.1 無關(guān)性分析

        在計(jì)算前進(jìn)行網(wǎng)格無關(guān)性分析。網(wǎng)格無關(guān)性采用模型1 進(jìn)行計(jì)算,如下圖所示。網(wǎng)格劃分選用四面體非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格,在文丘里管的變徑連接處適當(dāng)加密,同時(shí)在壁面處設(shè)置邊界層網(wǎng)格。實(shí)際網(wǎng)格劃分如圖2 所示。通過調(diào)整全局網(wǎng)格系數(shù)獲得不同數(shù)量的網(wǎng)格。在相同計(jì)算條件下,分析進(jìn)出口壓降隨網(wǎng)格數(shù)量變化趨勢(圖3)。

        圖2 文丘里管局部網(wǎng)格

        圖3 網(wǎng)格無關(guān)性分析

        結(jié)果表明模型1 網(wǎng)格數(shù)量變化時(shí),進(jìn)出口壓力變化幅度平穩(wěn),最大偏差小于2%。因此文丘里管的的進(jìn)出口壓降基本不隨網(wǎng)格數(shù)量變化而變化。

        4.2 計(jì)算結(jié)果

        本文針對(duì)于采用相同文丘里管的典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了三維仿真,根據(jù)壓力云圖和流線圖分析文丘里管前后為直管或彎管的流動(dòng)特性??傮w而言,在流線不產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的前提下流線基本對(duì)稱,符合計(jì)算收斂的特點(diǎn)。

        模型1 為文丘里管及前后直管延長段,由圖4 所示,流體通過文丘里管后受慣性影響,并未立刻沿漸擴(kuò)區(qū)壁面進(jìn)行發(fā)散,而是朝其中一個(gè)方向發(fā)生偏移,經(jīng)過一段距離后逐漸平穩(wěn)。通過XY 平面上的切片圖對(duì)比,流體的偏轉(zhuǎn)方向是近似對(duì)稱的,并且平穩(wěn)速率較快。

        圖4 模型1 壓力云圖

        圖5 中文丘里管的喉部的壓力云圖分布較均勻,除喉部的倒角處壓力較低外,喉部的壁面壓力略低于中心處,沒有觀測到明顯低壓區(qū),但在漸擴(kuò)區(qū)中壓力明顯存在分界線。結(jié)合圖6流線圖判斷,流體通過文丘里管的喉部后受慣性影響向其中一個(gè)方向流出,在低壓區(qū)域形成了漩渦。

        圖5 模型1 文丘里管喉部壓力云圖

        圖6 模型1 文丘里管喉部壓力云圖

        模型2 將文丘里管放置在90°彎管前,計(jì)算結(jié)果由圖7 所示。流體通過文丘里管后沿非對(duì)稱方向偏移,在漸擴(kuò)區(qū)處形成與圖5 相似的低壓區(qū)。之后流體受向心力作用沿彎管外側(cè)流動(dòng),彎管的內(nèi)側(cè)形成第二個(gè)低壓區(qū)。

        圖7 模型2 壓力云圖

        結(jié)合圖8 的流線進(jìn)行分析,文丘里管沿非對(duì)稱方向偏移后在出口可明顯觀測到流線帶有旋轉(zhuǎn),文丘里管后的低壓區(qū)形成了明顯的漩渦。

        圖8 模型2 流線圖

        模型3 將文丘里管放置在90°彎管后,計(jì)算結(jié)果由圖9 所示。流體通過彎管后,受向心力作用沿彎管外壁面進(jìn)入文丘里管,之后在漸擴(kuò)區(qū)形成較大的低壓區(qū)。

        圖9 模型3 壓力云圖

        結(jié)合圖10 可以看出,出口處的流線基本對(duì)稱,流體通過彎管和文丘里管后本身不帶旋轉(zhuǎn),漩渦形成的規(guī)模相較于模型1規(guī)模更大,需要更長的直段才能使流場平緩。

        圖10 模型3 流線圖

        上述計(jì)算采用相同的文丘里管和邊界條件,結(jié)果如表1 所示,模型1 和模型2 的文丘里管由于入口流量分布均勻,且文丘里管的壓力損失主要來自于入口的收縮區(qū),故節(jié)流效果基本相同。而模型3 中流體受慣性作用,進(jìn)入文丘里管時(shí)已經(jīng)帶有明顯偏轉(zhuǎn),在收縮區(qū)損失較多能量,因此模型3 的節(jié)流效果最好。按照本文計(jì)算結(jié)果,損失壓降要高約40%。

        表1 數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果

        綜上分析可得,當(dāng)文丘里管上游為直段時(shí),流體能夠均勻進(jìn)入文丘里管,節(jié)流效果基本是相同的,不受下游結(jié)構(gòu)影響,且通過文丘里管后流體一定會(huì)產(chǎn)生漩渦,需要較長直段進(jìn)行平緩。文丘里管下游為彎管時(shí),漩渦在文丘里管的漸擴(kuò)區(qū)與彎管的內(nèi)側(cè),出口流場還帶有一定的旋轉(zhuǎn)。同樣,當(dāng)文丘里管下游為直段時(shí),在漸擴(kuò)區(qū)形成的漩渦具有對(duì)稱性,流場未觀測到明顯的旋轉(zhuǎn)。與上游圍直段相比,當(dāng)文丘里管上游為彎管時(shí),損失的壓降會(huì)更高,實(shí)際損失數(shù)值與流體的流速,彎管的角度等參數(shù)有關(guān)。

        4.3 結(jié)論

        通過對(duì)文丘里管的典型布置結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究分析,可獲得如下結(jié)論:

        4.3.1 若采用文丘里管作為阻力件,無論上下游是否存在彎管,文丘里管的下游總會(huì)形成明顯漩渦,設(shè)計(jì)上應(yīng)保留一定直管段使流體充分發(fā)展,減少漩渦對(duì)下游設(shè)備的影響。

        4.3.2 相同的文丘里管設(shè)置在彎管后比設(shè)置在彎管前具有更好的節(jié)流降壓性能,其壓力損失與入口流場是否均勻有關(guān),與下游的管道為直段或者彎管無關(guān),當(dāng)入口流場偏移角度越大時(shí),文丘里管的壓降就越高。

        4.3.3 若文丘里管設(shè)在彎管前,雖然管道結(jié)構(gòu)對(duì)稱,但下游可觀測到流體產(chǎn)生明顯的旋轉(zhuǎn),產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的原因可能是非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格在計(jì)算中產(chǎn)生的擾動(dòng),也可能是文丘里管自身設(shè)計(jì)導(dǎo)致,需要進(jìn)一步研究。

        猜你喜歡
        模型
        一半模型
        一種去中心化的域名服務(wù)本地化模型
        適用于BDS-3 PPP的隨機(jī)模型
        提煉模型 突破難點(diǎn)
        函數(shù)模型及應(yīng)用
        p150Glued在帕金森病模型中的表達(dá)及分布
        函數(shù)模型及應(yīng)用
        重要模型『一線三等角』
        重尾非線性自回歸模型自加權(quán)M-估計(jì)的漸近分布
        3D打印中的模型分割與打包
        午夜无码伦费影视在线观看| 国产免费精品一品二区三| 国产亚洲午夜精品久久久| 国产综合色在线视频区| 亚洲av无码之日韩精品| 国产精品伦人视频免费看| 国产精品成年人毛片毛片| 精品人妻伦一二三区久久| 无套内射无矿码免费看黄| 人伦片无码中文字幕| 手机在线免费av网址| 亚洲综合av一区二区三区蜜桃| 少妇性荡欲视频| 久久AV中文综合一区二区| 在线观看免费的黄片小视频| 亚洲av无码成人精品国产| 亚洲欧美在线观看| 亚洲综合伦理| av网站不卡的av在线| 亚洲av无码专区在线观看下载| 少妇太爽了在线观看| 天堂网av在线| 免费一区二区三区女优视频| 末成年女a∨片一区二区| 91老司机精品视频| 午夜一区二区三区在线观看| 久久亚洲av成人无码电影| 亚洲av综合色区无码一二三区| 亚洲嫩草影院久久精品| av在线免费观看麻豆| 欧美成人猛交69| 亚洲综合中文字幕乱码在线| 久久亚洲精精品中文字幕早川悠里| 国产18禁黄网站免费观看| 中文字幕亚洲欧美日韩2019| 探花国产精品三级在线播放| 中文字幕一区二区三区日日骚 | 91网站在线看| 在线亚洲妇色中文色综合| 朋友的丰满人妻中文字幕| 久久精品国产精品亚洲毛片 |