局部起旋器出口斷面流場特性及其能耗的試驗(yàn)研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、圓管螺旋流為三維流動(dòng)形式,其速度場可分解為軸向速度、切向速度和徑向速度三個(gè)分量。其在工業(yè)上的應(yīng)用十分廣泛,如在射流技術(shù)、燃燒技術(shù)、氣力輸送及水力浮選等方面均采用了螺旋流。目前螺旋流在水利上用來進(jìn)行排沙減淤,主要有以下三種方式:渦管排沙,漏斗排沙和平軸螺旋管流排沙。渦管排沙主要用來排除渠道底部推移質(zhì)泥沙;漏斗排沙方式利用螺旋流的分離機(jī)理來排除渠道泥沙;平軸螺旋管流排沙是利用在管間加設(shè)導(dǎo)葉的方式產(chǎn)生螺旋流來輸運(yùn)泥沙。前兩種排沙方式已經(jīng)廣泛應(yīng)

2、用于工程實(shí)踐中,平軸螺旋管流排沙是近年提出的一種節(jié)能、高效的輸沙方式,目前還處于試驗(yàn)研究階段。 本文在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,主要對局部起旋器產(chǎn)生的平軸圓管螺旋流的流場特性進(jìn)行了探討與研究,并對個(gè)別方案的流場進(jìn)行了數(shù)值模擬。最后對起旋器的阻力特性進(jìn)行了理論分析及試驗(yàn)研究。本文的研究內(nèi)容和方法及主要結(jié)論如下: 1.本文進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究,掌握了起旋器出口段圓管螺旋流的流場規(guī)律,即流速場的分布特性和壓力分布規(guī)律如下。 流速場

3、的軸向流速分布由平直流的對數(shù)分布逐漸向圓管螺旋流下的類對數(shù)分布過渡,沿著管軸向下游發(fā)展,表現(xiàn)更加明顯。當(dāng)流量增加時(shí),軸向流速的最值區(qū)域向管壁處發(fā)展,軸向流速分布曲線向平坦化過渡。周向流速在測試斷面具有旋轉(zhuǎn)的對稱性,若不考慮管壁近壁區(qū)的影響,可以認(rèn)為周向流速在斷面成線性分布,而且隨著流量的增加,周向速度也在增加;由于管壁粘滯力的影響,周向流速的最大值不出現(xiàn)在管壁上,而是偏離管壁一定位置,且隨著螺旋流的衰減而沿程衰減。徑向速度有正有負(fù),雜亂

4、無章,無規(guī)律性。壓力沿徑向分布呈單調(diào)遞增趨勢;壓強(qiáng)分布呈現(xiàn)中心低、邊壁高的特點(diǎn)。 2.對局部起旋管段內(nèi)的流場進(jìn)行數(shù)值模擬:本文在以微分方程N(yùn)avier-Stokes方程的基礎(chǔ)上,采用布西內(nèi)斯克假設(shè),借用普朗特混合長理論確定渦粘性系數(shù),建立了紊流模式的數(shù)學(xué)模型;利用有限差分法對柱坐標(biāo)系下的方程進(jìn)行了差分離散,建立了三維計(jì)算模型,并利用Gauss-Seidel迭代方法對其簡化,最終得到起旋器出口斷面的流場特性。將數(shù)模結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)

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