不同导叶包角旋流器对下游断面螺旋流流速特性的影响研究

发布时间：2020-05-30 17:54

【摘要】：水利工程中的排沙减淤工作是水库保持良好运行状态的重要措施,为提高与之相关的输沙管道的输沙效率,提出了圆管螺旋流排沙这一措施,其主要通过在管道内加设导叶的方法产生螺旋流来输送泥沙,该措施具有高效、节能等特点。本文利用物理模型试验与数值模拟相结合的方法对旋流器下游断面螺旋流的流速特性进行研究。主要的研究内容有:旋流器下游断面三维流速的断面分布规律;旋流器下游断面的周向和径向流速沿程流速变化规律;通过旋流器下游各断面最大周向速度的沿程变化趋势分析下游螺旋流的衰减规律;旋流器导叶包角对下游断面三维流速的断面分布和沿程变化的影响;流量对旋流器下游螺旋流流速特性的影响。主要结论如下:(1)旋流器下游整个断面的轴向速度、周向速度和径向速度分布关于断面圆心呈120°旋转对称分布。在靠近导叶后缘的断面,导叶附近轴向速度为断面同心圆环上极小值,且在靠近管壁附近轴向速度沿极轴上的分布相比于圆管平直流更平缓;靠近导叶后缘的断面中心附近周向速度的方向为逆时针方向,管壁附近周向速度为顺时针方向,每个方向的周向速度沿极轴从管道内侧到管壁均呈先增大后减小的变化趋势,顺时针周向速度大于逆时针周向速度;断面径向速度分布呈背离断面圆心的速度和向心速度按照同等大小的扇形区域交错分布,共分为六块区域,沿极轴从管道中心到管壁先增大后减小;径向速度小于周向速度,在管道中心和管壁处,周向速度和径向速度都趋于零。(2)随着螺旋流向下游发展并逐渐衰减,断面三维流速分布区域会以顺时针的方向旋转,断面轴向速度会逐渐趋于同心环状分布,沿极轴的轴向速度分布会趋于对数分布;断面顺时针周向速度逐渐扩散至全断面,周向速度整体会逐渐减小;断面径向速度整体也逐渐较小。(3)导叶包角越大的旋流器下游管壁附近轴向速度沿极轴分布更平缓,在离导叶后缘较远的断面,这种差异不明显;周向和径向速度更大。(4)旋流器下游断面管壁附近特征点的沿程周向速度和径向速度以波动形式逐渐减小,在离导叶后缘2m前波动明显。(5)从断面最大周向速度沿程变化分析可知:旋流器下游螺旋流在距离导叶后缘2m之前衰减较快,之后衰减较缓,在距离导叶后缘5m附近的断面位置最大周向速度趋于零,螺旋流消失。(6)大导叶包角旋流器在下游产生更强的螺旋流,对下游水流的影响距离更远,在距离导叶后缘较近的管段强螺旋流衰减得更快。(7)增大流量,旋流器下游产生更强的螺旋流,但影响距离增加不明显。本文的研究成果对丰富圆管螺旋流理论具有一定的参考价值。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TV145

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 王成;孙跃林;;螺旋流恒压消防泵水力特性比较研究[J];消防科学与技术;2015年02期

2 侯志燕,杨世春,杨胜强,贾月梅;光整加工中两相螺旋流流场的分析与比较[J];机械工程与自动化;2004年06期

3 帅石金,刘永长,王智慧,胡欲立;柴油机新型螺旋流排气系统的设计和试验[J];内燃机工程;2000年01期

4 武鹏林,彭龙生;水平圆管中螺旋流的形成与衰减[J];太原工业大学学报;1997年04期

5 王庆祥;;螺旋流的形成和排沙效果试验[J];人民黄河;1987年05期

6 彭龙生;螺旋流冲沙的数学模拟[J];水利学报;1988年01期

7 郑应人;宾汉液体的环空螺旋流场[J];江汉石油学院学报;1988年02期

8 彭龙生;宋天权;;有界螺旋流的摩阻耗能试验研究[J];太原工业大学学报;1988年03期

9 石建新,刘希圣,丁岗;宾汉流体环空螺旋流层流流场的研究[J];石油大学学报(自然科学版);1989年03期

10 关开程;“螺旋流流动规律”理论成果达国际先进水平[J];大庆石油学院学报;1989年01期

相关会议论文 前9条

1 王树立;饶永超;武玉宪;周诗岽;孙璐;;以纽带起旋的气液螺旋流实验研究[A];第十一届全国水动力学学术会议暨第二十四届全国水动力学研讨会并周培源诞辰110周年纪念大会文集（上册）[C];2012年

2 刘会猛;刘永长;;螺旋流增压排气系统性能模拟研究[A];第九届全国内河船舶及航运技术学术交流会论文集[C];2004年

3 曹纪文;陈惠泉;;导流板周围水流结构的试验研究[A];第三届全国水力学与水利信息学大会论文集[C];2007年

4 邹裔;;一种多约束面螺旋流道的电火花加工[A];中国电子学会生产技术分会电加工专业委员会第六届学术年会论文集[C];2000年

5 邹裔;;一种多约束面螺旋流道的电火花加工[A];陕西省机械工程学会电加工分会第七届学术年会论文集[C];2000年

6 董志勇;;弯头(弯管)阻力系数比较与流动特性分析[A];第五届全国水动力学学术会议暨第十五届全国水动力学研讨会文集[C];2001年

7 庞学诗;;水力旋流器分离理论与实际应用[A];第二届旋流分离理论与应用研讨会暨旋流器选择与应用学习班论文集[C];2006年

8 孙西欢;李永业;阎庆绂;;筒装料管道水力输送管道车起动条件的试验研究[A];第二十届全国水动力学研讨会文集[C];2007年

9 张世超;孟孜;倪木一;蒋洁琼;;螺旋流道液态第一壁包层流动稳定性分析[A];中国力学大会-2015论文摘要集[C];2015年

相关重要报纸文章 前1条

1 田双;“螺旋流恒压泵”项目有望落户塘厦[N];东莞日报;2011年

相关博士学位论文 前4条

1 王翠华;三角形螺旋流道内流体流动与强化传热研究[D];天津大学;2014年

2 孙西欢;水平轴圆管螺旋流水力特性及固粒悬浮机理试验研究[D];西安理工大学;2000年

3 罗敏;管道内旋转细长梁固液耦合动力学分析[D];大庆石油学院;2009年

4 王小兵;基于PIV的石油工程中螺旋流动研究[D];东北石油大学;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 余小龙;管道车车体导流条安放数量对管道内螺旋流流速特性的影响研究[D];太原理工大学;2019年

2 李锦涛;不同导叶包角旋流器对下游断面螺旋流流速特性的影响研究[D];太原理工大学;2019年

3 刘高;含PAM管道螺旋流流动特性实验研究[D];长沙理工大学;2018年

4 吴剑;管道双车在不同车距下的环状缝隙螺旋流速度特征研究[D];太原理工大学;2018年

5 鲁一凡;平直管域内静止柱系螺旋流流速特性数值模拟[D];太原理工大学;2018年

6 黄莹彬;不同导流条安放角管道车在管道中运移时的缝隙螺旋流流速特性研究[D];太原理工大学;2017年

7 何盼;用于管网二次加氯的螺旋流混合技术数值模拟研究[D];太原理工大学;2017年

8 侯志燕;高能液粒两相螺旋流光整加工技术的基本理论研究[D];太原理工大学;2005年

9 代云龙;水平环空螺旋流携砂流动规律实验研究[D];东北石油大学;2017年

10 胡志毅;不同导流条长度管道车运移时的缝隙螺旋流流速特性研究[D];太原理工大学;2017年

，

本文编号：2688502