基于流固耦合的管道双车振动运移水力特性研究
发布时间：2022-01-24 22:00
为了探究流固偶合作用对筒装料管道水力运输流场水力特性的影响,采用商用ANSYS Fluent 12.0软件对管道流场和管道双车结构响应进行联合求解,并分析管道双车在平直管道振动运移的水力特性。管道流场计算采用雷诺时均动量方程和RNG k-ε湍流模型,管道双车结构响应计算采用刚体运动方程。结合模型试验,分析轴向流速及测压管水头,并将模拟结果与试验结果对比。结果表明:模拟结果与试验结果一致,最大相对误差不超过5.36%,说明采用流固耦合方法求解管道双车在平直管道振动运移的水力特性是可行的;管道双车瞬时速度与间距均在微小范围内呈不规则振动变化,可将管道双车振动运移视为恒定运动。
【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(03)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
试验系统
几何模型包括平直管道模型和管道双车模型。平直管道模型长度为5.8 m,直径为100 mm。平直管道模型划分为进口管段、运动管段及出口管段,其长度分别为0.5 m、4.8 m及0.5 m。进口管段考虑到管道湍流的充分发展,而出口管段用于降低管道双车对几何模型出口断面处流速分布的影响。管道双车长度均为0.1 m,而直径比为0.5～0.9,间隔为0.05。支撑体由细圆柱体和薄金属板组成。细圆柱体长度为0.02 m,直径为8 mm。薄金属板用于连接细圆柱体和料筒。万向滚珠为半球状位于支撑体端部,直径为8 mm。管道流量分别为400、500、600及70 m3·h-1,荷载为0.6 kg。上、下游管道车定义为管道车1和管道车2。管道双车与管道保持同心,管道车1初始位置距几何模型进口断面0.7 m。管道车2与管道车1之间初始间距采用高速摄像机拍照获得。2.2 流体域计算
图11为不同管道流量条件下,管道系统平均压降系数与管道双车直径比之间的变化曲线。管道双车振动运移的能耗损失采用压降系数表达。由于流体脉动压强的作用,使得管道双车瞬时速度与间距均在微小范围内不规则振动变化。为此采用平均压降系数对管道双车在平直管道振动运移的能耗损失进行分析。从图11可知:①随着管道双车直径比的增加,管道系统的平均压降系数呈先减小后增大。原因是当直径比小于0.75时,管道双车运动速度对能耗损失的影响起主导作用,随着运动速度越快其能耗损失就越小。当直径比大于0.75时,管道双车直径对能耗损失的影响起主要作用,直径越大,其能耗损失就越大。②随着管道流量的增加,管道系统平均压降系数减小。原因是管道流量越大,使得等流量的空管道流体引起的能耗损失将增加,导致管道系统平均压降系数逐渐降低。
【参考文献】：
期刊论文
[1]流固耦合作用对筒装料管道车水力输送内部流场特性的影响[J]. 张春晋,孙西欢,李永业,张学琴,张雪兰,杨小妮,李飞. 农业工程学报. 2018(18)
[2]不同体表比管道车运移时的水力特性研究[J]. 黄莹彬,李永业,孙西欢,贾晓萌,胡志毅. 人民长江. 2018(02)
[3]螺旋流起旋器内部流场水力特性数值模拟与验证[J]. 张春晋,孙西欢,李永业,张学琴. 农业工程学报. 2018(01)
[4]基于双向流固耦合的机载导弹分离动力学研究[J]. 朱世权,李海元,陈志华,黄振贵,张焕好. 工程力学. 2017(10)
[5]基于流固耦合的离心泵启动过程瞬态叶片动应力特性[J]. 袁建平,夏水晶,宗伟伟,周帮伦,付燕霞. 振动与冲击. 2016(12)
[6]管道车环状缝隙流水力特性[J]. 井元昊,郭向红,孙西欢,李永业,宋晓晔. 水电能源科学. 2014(07)
[7]筒装料管道水力输送动边界流压力特性[J]. 张雪兰,孙西欢,李永业. 排灌机械工程学报. 2014(03)
[8]潮流能水轮机单向流固耦合计算方法[J]. 荆丰梅,肖钢,熊志民. 振动与冲击. 2013(08)
[9]基于FLOW-3D的筒装料管道水力输送数值模拟[J]. 李永业,孙西欢,许飞. 系统工程理论与实践. 2013(01)
[10]管道车在不同雷诺数条件下的输送特性[J]. 王锐,孙西欢,李永业. 排灌机械工程学报. 2011(04)
硕士论文
[1]不同直径的管道车在平直管段内运移时的水力特性模拟研究[D]. 张春晋.太原理工大学 2015
本文编号：3607375
【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(03)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
试验系统
几何模型包括平直管道模型和管道双车模型。平直管道模型长度为5.8 m,直径为100 mm。平直管道模型划分为进口管段、运动管段及出口管段,其长度分别为0.5 m、4.8 m及0.5 m。进口管段考虑到管道湍流的充分发展,而出口管段用于降低管道双车对几何模型出口断面处流速分布的影响。管道双车长度均为0.1 m,而直径比为0.5～0.9,间隔为0.05。支撑体由细圆柱体和薄金属板组成。细圆柱体长度为0.02 m,直径为8 mm。薄金属板用于连接细圆柱体和料筒。万向滚珠为半球状位于支撑体端部,直径为8 mm。管道流量分别为400、500、600及70 m3·h-1,荷载为0.6 kg。上、下游管道车定义为管道车1和管道车2。管道双车与管道保持同心,管道车1初始位置距几何模型进口断面0.7 m。管道车2与管道车1之间初始间距采用高速摄像机拍照获得。2.2 流体域计算
图11为不同管道流量条件下,管道系统平均压降系数与管道双车直径比之间的变化曲线。管道双车振动运移的能耗损失采用压降系数表达。由于流体脉动压强的作用,使得管道双车瞬时速度与间距均在微小范围内不规则振动变化。为此采用平均压降系数对管道双车在平直管道振动运移的能耗损失进行分析。从图11可知:①随着管道双车直径比的增加,管道系统的平均压降系数呈先减小后增大。原因是当直径比小于0.75时,管道双车运动速度对能耗损失的影响起主导作用,随着运动速度越快其能耗损失就越小。当直径比大于0.75时,管道双车直径对能耗损失的影响起主要作用,直径越大,其能耗损失就越大。②随着管道流量的增加,管道系统平均压降系数减小。原因是管道流量越大,使得等流量的空管道流体引起的能耗损失将增加,导致管道系统平均压降系数逐渐降低。
【参考文献】：
期刊论文
[1]流固耦合作用对筒装料管道车水力输送内部流场特性的影响[J]. 张春晋,孙西欢,李永业,张学琴,张雪兰,杨小妮,李飞. 农业工程学报. 2018(18)
[2]不同体表比管道车运移时的水力特性研究[J]. 黄莹彬,李永业,孙西欢,贾晓萌,胡志毅. 人民长江. 2018(02)
[3]螺旋流起旋器内部流场水力特性数值模拟与验证[J]. 张春晋,孙西欢,李永业,张学琴. 农业工程学报. 2018(01)
[4]基于双向流固耦合的机载导弹分离动力学研究[J]. 朱世权,李海元,陈志华,黄振贵,张焕好. 工程力学. 2017(10)
[5]基于流固耦合的离心泵启动过程瞬态叶片动应力特性[J]. 袁建平,夏水晶,宗伟伟,周帮伦,付燕霞. 振动与冲击. 2016(12)
[6]管道车环状缝隙流水力特性[J]. 井元昊,郭向红,孙西欢,李永业,宋晓晔. 水电能源科学. 2014(07)
[7]筒装料管道水力输送动边界流压力特性[J]. 张雪兰,孙西欢,李永业. 排灌机械工程学报. 2014(03)
[8]潮流能水轮机单向流固耦合计算方法[J]. 荆丰梅,肖钢,熊志民. 振动与冲击. 2013(08)
[9]基于FLOW-3D的筒装料管道水力输送数值模拟[J]. 李永业,孙西欢,许飞. 系统工程理论与实践. 2013(01)
[10]管道车在不同雷诺数条件下的输送特性[J]. 王锐,孙西欢,李永业. 排灌机械工程学报. 2011(04)
硕士论文
[1]不同直径的管道车在平直管段内运移时的水力特性模拟研究[D]. 张春晋.太原理工大学 2015
本文编号：3607375
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shuiwenshuili/3607375.html
