液体管道瞬变流摩阻的计算方法

在液体管道瞬变流计算中,传统的拟恒定摩阻模型不能准确描述瞬变流的真实物理现象.多年来人们一直在研究瞬变流摩阻的精确表达式和计算方法.总结了液体管道中瞬变流摩阻的计算方法,着重阐述了瞬变流非恒定摩阻问题的主要研究成果,介绍了几类有重要价值的非恒定摩阻模型及相应的应用范围,并给出了各类模型进行数值计算的思路,最后通过算例验证了非恒定摩阻模型比传统的拟恒定摩阻模型能更精确地模拟液体管道瞬变流压力波的衰减和波形畸变.     

明渠非恒定流的特征线解法

长距离输水明渠中,常遇到闸门启闭过程中,渠中水面波动比较剧烈,导致漫堤的情况,严重的可能会引起渠堤失稳滑坡.利用特征线法对描述明渠中水流运动状态的圣维南方程组进行求解,编制程序求解了简单输水模型中,闸门启闭情况下渠中各断面水深的变化情况,为分析复杂情况提供参考.     

低压灌溉管道摩阻计算的实验研究

柯氏方程是描述实际管道摩阻物半理论半经验的隐式方程，本文通过对目前这道灌溉中使用的大量当地材料管的水力学试验，表明柯氏方程仍是反映实际管道摩阻特性的特定善的关系式。同时，鉴于柯氏方程应用上的不便，提出了一种当地材料管的沿程水头损失计算的指数型新方法。     

管道表面特性对流动摩阻系数的影响研究进展

非金属管道因性能优异可广泛应用于集输工艺及输油管路中,但对其沿程摩阻系数的工艺计算还尚在探索阶段。从输油管道内壁面的表面粗糙度和表面润湿性对流体在其中的沿程摩阻的影响进行了总结,并对表面润湿性发生改变所带来的表面滑移效应进行了介绍,简单论述了液体与管道内壁面的润湿性及因其所产生的表面滑移效应对沿程摩阻系数的影响机理。研究表明,管道沿程摩阻系数受内表面粗糙度,流体与管道内表面的润湿性,由润湿性引起的表面滑移效应及液体的表面张力等因素共同影响。     

阻力项对明渠非恒定流计算差分格式稳定性影响的研究

本文着重从两个方面研究圣·维南方程中阻力项对解决一维明渠非恒定流问题数值计算稳定性的影响。通过数值试验验证了考虑阻力影响的卡宁稳定附加条件,无论从扩散法还是从特征线法都证明了这一条件的正确性。通过以半隐式格式和引入权因子来表达阻力项,找到了这些因素变化对稳定性的影响,并得到了最稳定的格式不一定是最精确的结论。     

摩阻对涌潮的影响

通过建立一维涌潮数学模型,以概化矩形断面河道为对象,对不同糙率下的潮波变形进行分析比较. 计算得出随糙率增大,潮波上溯过程中,波形变化缓慢,涌潮强度、高度及影响范围减小,糙率大到一定程度将没有涌潮发生,得到河道摩阻对涌潮的阻碍规律.     

液压系统过渡状态下非恒定流频率特性的数值分析方法

本文从液压系统的组成、结构及工作工况特点出发，对液压系统过渡状态下非恒定流的频率特性提出了适合于计算机处理的数值计算模型。通过应用实例，数值计算结果较好地吻合了实测结果，从而为液压系统的计算机辅助设计、性能评估与预测，提供了快速、经济、有效的方法。     

幂律流体本构常数测量误差及其对管线摩阻系数的影响

通过对害虫律型非牛顿流体流变指数ｎ及稠度系数ｋ的误差分析,提出了ｎ与ｋ的测量误差对计算广义雷诺数以及层充摩阻系数的影响。给出了误差传播系数的概念及该误差传播系数随ｎ与ｋ以及流动状况的关系。     

热水采暖系统热媒温度对管道比摩阻的影响

本文根据Darcy-Weisbach和Colebrook公式计算分析了热水采暖管道中热(?)平均温度变化对管道比摩阻R的影响及程度。讨论了水温度变化时利用Colebrook近似公式计算管道摩擦系数λ和由此对计算R带来的误差。     

内燃机分支管道三维不稳定流场的数值模拟

为了提高换气系统流动性能，采用数值计算方法，对内燃机换气系统直分支管道和弯曲分支管道分别进行了稳定流动和不稳定流动的数值模拟计算，模拟计算采用三维、可压、粘性、湍流模型，通过研究发现，分支管道内速度、压力分布比较均匀，在支管入口处有一回流区，最大速度、最大压力以及压力梯度出现在支管、总管接口处总管一侧；在相关尺寸大致相同的情况下，直分支管道与弯曲分支管道流场分布随时间的变化无太大差别；由于分支管分流的作用，两种类型分支管道中各参数随时间变化程度基本相同，计算结果可作为换气系统管道简化计算和接口边界简化处理的理论依据。     

配流轴的摩擦扭矩特性研究

以径向力不平衡结构配流轴和径向力全平衡结构配流轴为研究对象，深入分析了液压马达配流轴的摩擦力矩特性，建立了配流轴摩擦力矩数学模型，并进行了仿真研究，发现配流轴的摩擦力矩随液压马达配流轴的结构参数和转速变化．     

旋转弯曲管道内脉冲流动的二次流动

对旋转弯曲管道中的脉冲流动进行了数值模拟，系统地分析了单脉冲和周期性脉冲流动在科氏力和离心力共同作用下的主流速度、二次流动变化情况，研究结果表明：旋转弯曲管道内脉冲流的流动特性主要由Dean数、曲率、周期内的最大科氏力与离心力之比、间歇频率参数和Womersley数来决定；间歇期内，流动并不立即消失，管道内出现反向流动；对于周期性脉冲流动，周期末的残余速度对整个周期的流动结构有着重要影响，间歇频率越大，残余速度的影响就越明显，旋转的作用有削弱残余速度作用的效果，当管道高速旋转时，残余速度的影响几乎可以忽略不计。     

黏弹性管道中气液两相瞬变流实验及模型

为了给管道安全设计提供建议,以及使基于瞬变流理论的管道故障检测技术在黏弹性输水管道中得以应用,对黏弹性管道中气液两相瞬变流进行研究.首先,在重力流有机玻璃管道中进行快关阀气液两相瞬变流实验.其次,以离散蒸汽空腔模型(DVCM)和离散气体空腔模型(DGCM)为基础,用体积含气率对瞬变流波速进行修正,建立两个将非稳定摩阻和管壁黏弹性影响考虑在内的一维气液两相瞬变流模型.实验和模型结果表明:在初始流型为泡状流的低压系统中,DVCM能准确模拟实验波速,而DGCM求得的平均波速值比实验波速大.在模拟初始流型为泡状流的瞬变流时,DVCM模拟结果与实验值吻合得很好,而DGCM模拟结果的最大峰值更大,对管道设计来讲更为安全;在气液两相瞬变流过程中,气体的可压缩性使得管壁的黏弹性效应对压力的衰减作用大为削弱,导致非稳定摩阻的影响不可忽略,且由于气体存在使得整个瞬变流过程中压力衰减变慢.     

管道泥浆输移能力的试验研究

利用黄河堤防淤筑工程中采用的管道泥浆输送设备,通过现场观测获取施工管道的压力、流量、含沙量等资料,对管道泥浆输移能力进行了试验研究.首先对高含沙水流的阻力系数变化规律进行了分析,给出了阻力系数与泥浆Re数间的相关关系.同时分析了管道泥浆输送能力,引入反映管道阻力特性的综合排距概念,更全面、准确地反映了管道输送能力,提出的管道流量与综合排距的确定方法可供泥浆管道水力设计时参考使用.     

圆截面正交旋转直管流动的Galerkin解

根据在直角坐标系下建立的旋转直管内的流体流动方程,采用Galerkin方法编写了相应的数值计算程序,然后对不同Re数和Ro数条件下的管内层流流动进行了求解,从而基于Galerkin方法的特点获得了问题的高阶半解析解,有效地克服了摄动解的小参数局限。最后,研究了对圆截面正交旋转直管内的二次流动特性。     

The vibration controllability of 20<Superscript>#</Superscript> steel pipe excited by unsteady flow

An excited experiment system of 20# steel pipe was established with oil cylinder, 20# steel pipe, frequency converter, pump station and wave exciter generating unsteady flow artificially. The experimental results showed that the 20# steel pipe could vibrate with the excitation of unsteady flows, and the vibration was periodic, instead of a harmonic one. Particles on the front and rear positions of pipe vibrated synchronously, and the vibration intensity of the pipe’s two ends was greater than in the middle....     

人工压缩法计算突扩管道流

使用人工压缩法计算了突扩管道流.对计算所得不同雷诺数下的等压线图和流线图进行了对比分析,结果表明,在扩张截面的拐点处形成了低压区,扩张后在侧壁右侧形成了涡,且Re数越小涡越小,Re数越小涡心的位置离侧壁越近.同时在计算中也发现,Re数较大时在出口处将形成回流区,收敛速度也变慢.     

血液在分叉管栓塞的晶格玻尔兹曼方法研究

基于对血栓形成机理问题,建立了血液在分叉血管中流动的晶格玻尔兹曼模型,研究在不同压差、压积下血栓的形成机理。模型用刚性小球代替红细胞,为了使模拟更符合实际,在管壁与小球之间增加了摩擦力。结果表明,压积越大越容易发生堵塞,压差越大越不容易发生堵塞,在入口以及分叉处最易发生堵塞。     

管材和流速对供水管道生物膜形成的影响

针对供水管网中不断变换的管材和水力条件,运用异养菌计数和PCR-DGGE技术研究了特定余氯质量浓度下管材和流速对水质和管道生物膜形成的影响．结果表明:管材对主体水余氯、TOC、细菌总数和生物膜群落结构影响均较大,而流速只对主体水余氯和生物膜细菌总数影响较大;同一时期,PE管道附着细菌总数显著大于不锈钢;同类管材中0.2和0.4 m／s流速下生长的生物膜细菌总数差异不显著,但均显著大于0.8 m／s流速下生长的生物膜细菌总数;生物膜成熟时鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)和芽孢杆菌属(Bacillus)占优势且广泛存在,而某些疏水性细菌则较难在不锈钢管材上聚集,特别是在流速增大时更难聚集．