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

作     者：张春晋 孙西欢 李永业 张学琴 张雪兰 杨小妮 李飞 Zhang Chunjin;Sun Xihuan;Li Yongye;Zhang Xueqin;Zhang Xuelan;Yang Xiaoni;Li Fei

作者机构：太原理工大学水利科学与工程学院太原030024 晋中学院晋中030600 章丘黄河河务局济南250200 太原理工大学现代科技学院孝义032300 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2018年第34卷第18期

页      面：299-307页

核心收录：

学科分类：0828[工学-农业工程] 08[工学] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51179116 50579044 51109155) 山西省自然科学基金项目(2015011067 201701D221137) 

主　　题：流场 压强 农产品 流固耦合 流场特性 管道车 径长比 耦合模型 

摘      要：为了进一步分析流固耦合作用对筒装料管道水力输送内部流场特性的影响,采用商用ANSYS Fluent 12.0软件对管道流体域与管道车固体域进行联合求解,并将耦合计算的模拟值与试验值进行对比。管道流体域非稳态计算采用雷诺时均动量方程和RNG k-ε湍流模型,管道车固体域瞬时速度与位移的耦合计算采用结构动力学方程。结果表明:模拟值与试验值基本吻合,且管道车运移时瞬时速度、脉动压强、流速分布以及压强分布的最大相对误差分别不超过1.43%、3.16%、5.28%和1.64%,得到采用流固耦合方法求解筒装料管道水力输送的内部流场特性是可行的;随着径长比的增加,管道车车前近壁面区域的轴向流速、径向流速与压强的影响范围增大,涡量幅值的影响范围减小,周向流速的影响范围呈先减小后增大;管道车下游流场的能量耗散与能量转化共同引起了管道车车前近壁面区域出现了低压区,而能量转化使得管道车下游流场的压强又再次回升;管道车的时均压降系数随着径长比的增加呈先减小后增大,且径长比为0.7的管道车时均压降系数最小。该文的研究将为管道车的结构设计与动力学机理分析提供理论参考。