流体在工业管道中流动沿程阻力计算的研究

分析了目前工业管道设计中存在沿程阻力计算不够准确这一现象的原因及由此产生的后果。对于流体力学中计算工业管道内流动沿程阻力系数的柯列勃洛克公式，给出了一种适用于计算机编程的迭代求解方法，并具体运用于空调工程水系统管道比摩阻的计算。     

直管内水煤浆流动阻力的数值实验

运用非牛顿流体模型对水煤浆流经直管进行数值模拟,通过压差实验值与计算值的比较验证计算模型的正确性.基于正确的计算模型,进行数值实验,研究沿程阻力系数.总结得出水煤浆流经直管时沿程阻力系数的经验公式.通过对速度场的分析,得出水煤浆流动的核心区.     

水煤膏管内流动的相似准数及阻力特性

在分析非牛顿流体滑移的基础上，导出了表征其流动状态的相似准数－广义雷诺数Rcg。不同流型的分析结果表明：广义雷诺数不仅适用于管内存在滑移的非牛顿流体流动，同样适用于无滑移的非牛顿和牛顿流体流动，采用广义雷诺数的沿程阻力系数计算公式类似于牛顿流体的简单形式，即λ=64/Reg。试验结果表明，水煤膏管内流动存在滑移现象，其管内层流流动的沿程阻力损失系数的计算公式与牛顿流体具有相同的形式，且计算精度比较满意。     

三个泉倒虹吸预应力钢筒混凝土管沿程水头损失计算分析

针对三个泉倒虹吸过流量富余的问题,基于工程特点及其水力设计方法,借鉴大口径钢管和预应力钢筒混凝土管(PCCP管)当量粗糙度的取值,根据雷诺数与相对粗糙度,结合莫迪图判别分析了大流量工况下倒虹吸管道水流流态,在此基础上,利用齐恩公式、海曾—威廉公式、谢才公式分别计算了三个泉倒虹吸水头损失值,并与实测资料进行对比分析。结果表明,随着管径增大,管壁光滑程度增加,使得PCCP管内水流处于紊流过渡区而非阻力平方区,因此不应选用谢才公式,而这正是导致三个泉倒虹吸过流能力与设计标准不符的主要原因。此外,发现齐恩公式、海曾—威廉公式适用于大口径有压PCCP管沿程水头损失计算。     

大口径有压玻璃钢管水力计算公式分析

在探究新疆小洼槽倒虹吸工程输水流量达不到设计要求的背景下,以大口径有压玻璃钢管为研究对象,参考借鉴前人经验,利用海曾威廉公式、齐恩公式、谢才公式计算分析了小洼槽倒虹吸水头损失。结果表明,与常规有压管道不同,大口径有压玻璃钢管内水流流态并非传统认为的处于紊流粗糙区,而是在紊流过渡区,故谢才公式不适用于大口径有压玻璃钢管的水力计算;不同公式对小洼槽工程的计算论证得出,海曾威廉公式能够满足大口径有压玻璃钢管水力计算要求,并修正了在经济流速下常见管径所对应的沿程摩擦系数,为同类管材的输水工程设计提供了借鉴。     

水煤膏管内层流和过渡区的阻力特性

在分析非牛顿流体管内滑移流动机理的基础上,提出了通过计算水煤膏管内流动广义雷诺数ReE来确定其阻力损失的方法。分析结果表明：广义雷诺数不仅适用于管内存在滑移的非牛顿流体流动,同样适用于无滑移的非牛顿和牛顿流体流动。试验结果表明：水煤膏管内定常流动的临界雷诺数约为2100;层流区采用广义雷诺数的沿程阻力系数的计算公式类似于牛顿流体的简单形式,即λ=64／Reg;过渡区的阻力损失近似满足布拉休斯方程,λ=0.316Reg^-0.25。     

植被覆盖度对坡面水流的影响分析

为分析植被覆盖度对坡面水流的影响,采用人工植被覆盖在有机玻璃水槽上模拟坡面水流,以水力学理论为依据,通过改变植被覆盖度讨论其对于坡面水流的影响。结果表明,整体上坡面流速随植被覆盖度的增加而减小,可将植被覆盖度设为10%~30%,以减小坡面流速;平均阻力系数及糙率随植被覆盖率的增加而增加。     

虹吸管气液两相流过流能力影响因素分析

基于系列工况下虹吸管的过流量、压降和含气率的试验结果,分析了虹吸管内分别出现气泡流、过渡流和气团流时影响其过流能力的主要因素。结果表明,当虹吸管内为气泡流时,气体存在对流动沿程阻力系数的影响可忽略不计,不同安装高度时管道实际过流量小于计算值的原因是由于实际过水断面面积小于液相满流过水断面面积,面积减小率与流量减小率相等;当虹吸管内为气团流和过渡流时,过流断面面积减小率与流量减小率相差较大,实际过流能力减小不仅与面积减小有关,气体存在对虹吸管道沿程阻力系数的影响也不可忽略,且含气率的增大使气液两相流动阻力增大、沿程阻力系数增大、流量减小。     

圆孔型预旋喷嘴转静盘腔内流动换热特性数值研究

运用RANS(数值求解三维)方程和SST(紊流模型)的方法研究了圆孔形预旋喷嘴转静盘腔内流动换热特性。通过数值计算获得的实验测量预旋盘腔内的阻力系数和努赛尔数与实验数据吻合良好,验证了数值方法的有效性。分析了3种不同进气预旋比和湍流系数对圆孔型预旋喷嘴转静盘腔内的流动换热特性的影响。研究结果表明:旋流比、阻力系数和转盘表面换热随着湍流系数的增大而增大。阻力系数由于受旋转泵效应的影响沿径向逐渐增大,受进气影响在进出口附近周向不均匀较为明显。进气预旋比较小时转盘对气流做功提高气流总温,当进气预旋比达到1.5左右时,转盘无需推动气流转动,气流总温相对较低。进气流冲击导致进气位置转盘表面Nu周向分布不均匀,并导致形成转盘表面强换热区。     

底栏栅式渠首输水廊道的水力计算

底栏栅式渠首输水廊道水力计算的基本 本文针对输水廊道的水流特点,设廊遣任务就是在初设的廊道尺寸基础上进行沿程 为棱柱体矩形过水断面渠道,应用动量定逝水面线计算。目前输水廊道水面线计算多采 建立起输水廊道沿程增量流动量微分方程,用E人扎马林方法。该计算方法仅考虑了加 并用预估-校正法求其近似解。然后用某棋大糙率的摩阻损失项,而忽略了占主要项的 型试验资料对该计算方法进行了验证。验证沿程增量流产生的水头损失,故计算水面线 结果表明,采用本文给出的方法计算廊道水比实际水面线低得多,导致廊道底部高程设 面线更接近于实…     

直喷式柴油机气缸内空气流动能量转换及紊流场变化规律的研究

在直喷式柴油气机气缸及燃烧室中用线热风速仪研究了紊流场的发展变化规律。结果表明：在压缩行程的初期和中期，缸内的流场可近似当做均匀各向同性紊流场；在循环的大部分时间内，缸内和燃烧室中的紊流场则是非均匀，各向异性的。通过对压缩过程中缸内空气流动能量的转换分析，导出了估算压缩终了燃烧室内涡流转速的公式，计算结果与实验结果基本相符，并指出了燃烧室内涡流和紊流强度增强的原因及影响因素。     

管网水力计算的一种求解方法

本文提出并研究了管网水力计算的一种求解方法，该方法将管网计算的回路法和节点法两者结合起来，具有编程简单，计算收敛迅速的特点，适用于沿程阻力损失系数分布复杂的管网水力计算。     

河流中低淹没度下刚性沉水植被阻力系数改进研究

准确评估植被阻力对预测植被影响下的河流流速分布具有重要意义。采用已有研究数据,验证了6种挺水植被阻力系数公式在刚性沉水植被流计算中的适用性,并在已有研究基础上考虑淹没度影响,针对低淹没度情形,提出了改进的阻力系数公式。结果表明,各公式平均计算精度接近,计算流速与实测流速相对误差均在10.20%～15.19%之间;改进阻力系数公式计算精度良好,公式计算流速与实测流速相对误差为3.40%,可用于植被层流速估算,适用范围为淹没度1v<2且固体体积分数0相似文献   

流体力学多功能实验装置的设计与应用

以培养学生创新能力为目标,将雷诺实验、沿程阻力系数测定实验、局部阻力系数测定实验、流量校核实验等4个独立实验装置融合为一个流体力学多功能实验装置。详细介绍实验装置的总体结构和功能,并验证其合理性和可靠性。     

多折回通道型同侧竖缝式鱼道水力特性试验探究

为提高多折回通道型同侧竖缝式鱼道的消能作用、降低竖缝流速,以利于鱼道过鱼,在设计工况下通过模型试验研究其水力特性。试验分析了设计工况下鱼道典型部位的流态、水面线分布以及竖缝表面和底部流速的沿程分布情况,总结了多折回通道型鱼道在不同通道区段竖缝流速的沿程分布规律。结果表明,设计工况下竖缝流速在通道一、三中沿程变化较小,通道二中下降稍快,流速大小均在0.7~0.9m/s的较高水平。针对竖缝流速大于过鱼喜好流速的问题,提出了加糙鱼道边壁的优化设计方案。对比优化前后的流速分布可知,边壁加糙措施有效降低了鱼道竖缝流速大小。试验研究成果可为类似工程提供借鉴。     

河段洪峰传播时间预报的非线性演进与分段积分法

本主考虑了洪水波在河道中演进时洪峰流量沿程的变化对流速沿程变化的非线性影响，并考虑了河段中若干支流汇入对干流洪峰传播速度的影响，将洪水分为上游型与区间型两个大类并根据支流汇入情况分为四个亚类。推导了各类洪水其河段洪峰传播时间的分段积分法计算公式。介绍了这些公式在黄河北干流及渭河干流各站超警戒流量大洪水预报软件研制中的应用成果。     

TUFLOW在模拟桥墩对行洪影响评价中的应用

为分析桥梁雍水对行洪的影响,以汉北河竟陵大桥为例,利用TUFLOW软件计算了贴体网格、阻水面积和局部区域加糙等不同的桥墩概化方法下的雍水高度,并将计算结果与MIKE21和《公路工程水文勘测设计规范》公式的结果进行对比可知,计算工况下桥墩不会对河道行洪产生显著的影响。结果表明,贴体网格不能合理反映桥墩的阻水效应,会高估桥墩的阻水效应;合理设置阻水面积以及人工加糙系数能够取得与现行规范相一致的结果。     

密排粗糙床面明渠水流的流速结构

密排粗糙床面在江河治理工程措施中应用广泛,采用不同直径d的圆形玻璃珠制作了3种密排加糙床面,基于光滑床面和密排加糙床面的8组PIV水槽明渠均匀紊流试验资料,研究床面粗糙对明渠水流流速结构的影响规律。结果表明,密排加糙床面明渠紊流的理论床面位置约在颗粒顶部以下0.15d处;粘性底层以外区域的纵向时均流速垂线分布满足对数公式,卡门常数κ=0.4,积分常数A=9.6~11.8,且A随粗糙雷诺数Re_*呈幂函数递增变化;床面加糙对内区流速的影响大于外区。脉动流速u、v的空间自相关系数C_(uu)、C_(vv)为正值,空间互相关系数C_(uv)、C_(vu)为负值,C_(uu)云图分布大体呈水平略向上倾斜的椭圆形,C_(vv)云图分布大致呈圆形,C_(uv)、C_(vu)的云图分布总体均呈第2、4象限倾斜的椭圆。流量Q增大后,C_(uu)分布椭圆形状变得细长,C_(vv)分布与圆形更为接近,C_(uv)、C_(vu)分布椭圆长轴与水平轴的倾角均减小;床面加糙对C_(uu)影响较小,而对C_(vv)、C_(uv)、C_(vu)的影响较大,加糙后C_(vv)、C_(uv)、C_(vu)绝对值总体减小,空间相关性减弱。     

基于无因次相对断面比能规律的台阶式泄槽水面线计算

针对台阶式溢洪道泄槽段沿程断面比能规律复杂且目前水面线计算方法适用范围有限、精度不高等问题，为简化断面比能的复杂规律并由此提出一种可靠的水面线计算方法，在水工模型试验的基础上引入相对断面比能并对其进行因次分析，进而对无因次相对断面比能开展了系统的定性和定量研究。结果表明，无因次相对断面比能的大小与相对临界水深、坡度及无因次位置有关，无因次相对断面比能沿程呈较好的线性相关性；基于定量研究结果给出了无因次相对断面比能计算的经验公式，对其进行整理，进而得出水面线计算的新方法。算例分析表明，所得水面线计算经验公式精度高、适用范围广，可为台阶式泄槽设计提供理论参考和技术支持。     

一种基于表面粗糙度分级抽样测量的隧洞糙率估算方法

糙率是反映和影响工程输水能力的重要参数,可通过观测沿程水头损失的方法测算糙率值。但对于新建未通水工程,估算糙率值是一个难题。鉴于输水建筑物表面粗糙度是影响糙率值的最主要因素,提出一种基于分级抽样的表面粗糙度测量方法,并以某新建模筑钢筋混凝土衬砌隧洞为例,分析了该方法下表面粗糙度统计分布规律及使用该方法估算隧洞粗糙度的最小样本容量,在此基础上估算了某隧洞工程的糙率值范围,结果对预估新建工程的输水能力、检验衬砌施工质量具有一定的借鉴意义。