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90°弯管内气固两相流湍流变动实验研究

水动力学研究与进展（A辑） 2010年第4期25卷 559-565页

作者：张洪军赵周林 YANG William TU Jiyuan 何春生中国计量学院流体检测与仿真研究所杭州310018 School of Aerospace Mechanical and Manufacturing Engineering RMIT University Vic. 3083 Australia Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation Clayton South Vic. 3169 Australia

采用相位多普勒测速仪(PDA)对方形截面90°弯管内稀相气固两相流动进行了测量。颗粒相采用平均粒径为77μm的玻璃球,气相测量采用雾化水滴为示踪粒子。实验雷诺数Re=105(平均速度U0=10m/s)。文中对单相气体流动和气粒流中气相流动进行... 详细信息

采用相位多普勒测速仪(PDA)对方形截面90°弯管内稀相气固两相流动进行了测量。颗粒相采用平均粒径为77μm的玻璃球,气相测量采用雾化水滴为示踪粒子。实验雷诺数Re=105(平均速度U0=10m/s)。文中对单相气体流动和气粒流中气相流动进行了分析。其中,两相流动中气相流动数据是在PDA激光散射信号后处理过程中根据颗粒尺寸进行大小颗粒(小颗粒代表气相,大颗粒代表颗粒相)分离得到的。结果发现,平均流速方面气粒流动中的气相速度较单相气体流动低,此现象产生的原因,主要是由于颗粒对连续气相介质的拖拽作用;对于湍流脉动,两相流中气相的湍流脉动比单相气体流动大,这主要是因为动能较大的颗粒相把动能传递给了气相,而这些颗粒的动能主要来源于壁面或颗粒间的碰撞。

关键词：相位多普勒测速仪PDA 90°弯管稀相气固两相流湍流变动

含内部冲刷腐蚀损伤的90°弯管屈曲压力的研究

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2020年第2期53卷 111-121页

作者：余建星金成行王华昆余杨王昭宇谭玉娜水利工程仿真与安全国家重点实验室(天津大学) 天津300072 高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

针对深海油气输送管道中含冲刷腐蚀损伤的90°弯管的屈曲问题,建立了一种更符合实际损伤的简化模型,得到了冲刷腐蚀屈曲类型分布图,提出了一个按不同分类屈曲形式计算含冲刷腐蚀损伤的90°弯管屈曲压力的显式经验表达式.根据试验数据,... 详细信息

针对深海油气输送管道中含冲刷腐蚀损伤的90°弯管的屈曲问题,建立了一种更符合实际损伤的简化模型,得到了冲刷腐蚀屈曲类型分布图,提出了一个按不同分类屈曲形式计算含冲刷腐蚀损伤的90°弯管屈曲压力的显式经验表达式.根据试验数据,建立了含冲刷腐蚀损伤的90°弯管的原尺寸模型,通过用户自定义Python程序实现自主调整冲刷腐蚀的损伤参数(轴向范围、周向宽度、径向深度)及管道几何参数(椭圆度、径厚比和腐蚀比).通过将自定义程序嵌入Abaqus有限元软件,建立了冲刷腐蚀简化模型,开展系统的敏感性分析.分析表明,径向最大腐蚀深度会限制轴向范围影响和周向宽度影响程度,且径向最大腐蚀深度和冲刷腐蚀轴向范围会影响弯管模型的屈曲类型,出现了3种屈曲模态,研究表明不同的损伤参数导致3种不同屈曲模态:①A类屈曲,弯管端部及其附加直管部位率先发生屈曲;②B类屈曲,冲刷腐蚀最大深度截面的环向φ=45°处率先发生屈曲;③C类屈曲,冲刷腐蚀最大深度处率先发生屈曲.依据屈曲类型划分出冲刷腐蚀屈曲类型分布图.根据数值模拟和敏感性分析结果,结合多参数非线性回归分析,建立了无量纲屈曲压力pc/py和椭圆度Δ、径厚比α、弯径比λ、无量纲腐蚀深度De,m/t、腐蚀比α之间的经验公式.本文的研究结果可为冲刷腐蚀作用下的海底油气输送弯管的屈曲强度评估提供依据.

关键词：冲刷腐蚀 90°弯管屈曲压力数值模拟

基于计算流体力学的90°弯管气液两相流数值模拟及流型演化

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上海交通大学学报 2022年第9期56卷 1159-1167页

作者：王志伟何炎平李铭志仇明黄超刘亚东上海交通大学海洋工程国家重点实验室船舶海洋与建筑工程学院海洋装备研究所上海200240 启东中远海运海洋工程有限公司江苏启东226200

为研究竖直上升管内气液两相流通过90°弯管后的流动演化特性,分别采用流体体积多相流模型以及Realizable k-ε湍流模型对其进行数值模拟,重点分析气液两相流通过90°弯管后的速度变化、压力分布、截面含气率及流型演化规律.结果表明:... 详细信息

为研究竖直上升管内气液两相流通过90°弯管后的流动演化特性,分别采用流体体积多相流模型以及Realizable k-ε湍流模型对其进行数值模拟,重点分析气液两相流通过90°弯管后的速度变化、压力分布、截面含气率及流型演化规律.结果表明:不同气液两相流流型通过90°弯管后会产生不同程度的二次流现象,并且切向速度呈现双峰分布,随着流动发展最终耗散成为单峰分布;气液两相流入口速度越大,则弯管外壁面所受压力越大.截面含气率的变化与流型转化相关,泡状流流过弯管后演化成为细长段塞流,截面含气率减小;段塞流、搅动流及环状流通过弯管后演化成为分层-波浪流,截面含气率变化较小.研究结果可为气液两相流输送弯管设计开发及诱导应力预测提供一定的理论支持.

关键词：计算流体力学气液两相流 90°弯管流体体积模型流动演化特性

水平90°弯管内冰浆流体流动特性的数值模拟

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高校化学工程学报 2012年第4期26卷 581-586页

作者：王继红王树刚张腾飞梁运涛大连理工大学土木学院辽宁大连116024 煤炭科学研究总院沈阳研究院煤矿安全技术国家重点实验室辽宁沈阳110016

以水平面上90°弯管内冰浆流体等温流动为研究对象,采用双流体混合模型,借助于计算流体力学(CFD)模拟方法,研究了90°弯管内冰浆流体三维流动特性。结果表明,冰浆流体在弯管内湍流流动过程中,会呈现出类似于单相流体流经弯管时的二次流... 详细信息

以水平面上90°弯管内冰浆流体等温流动为研究对象,采用双流体混合模型,借助于计算流体力学(CFD)模拟方法,研究了90°弯管内冰浆流体三维流动特性。结果表明,冰浆流体在弯管内湍流流动过程中,会呈现出类似于单相流体流经弯管时的二次流现象。弯管内的二次流动加剧了冰粒子与液体相间的混合,使得冰粒子在弯管出口截面处趋于均布。通过比较不同湍流模型计算获得的冰浆流体管道压降,发现模拟值与实验值间的相对误差均可控制在±20%内,但模型精度不尽相同;当浆体处于低速高浓度区域时,k-ε湍流模型预测效果较为理想。随着冰粒子浓度降低,由k-ω和SA(Spalart-Allmaras)湍流模型得到的管道压降模拟结果与实验测试值更为接近。

关键词：冰浆 90°弯管三维流动特性混合模型数值模拟

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不同湍流模型在90°弯管数值模拟中的应用

华中科技大学学报（自然科学版） 2012年第12期40卷 18-22页

作者：董亮刘厚林代翠杜辉江苏大学流体机械工程技术研究中心江苏镇江212013

为了揭示不同湍流模型对弯管内部流动模拟的影响因素,在90°弯管PIV(粒子成像测速仪)试验研究的基础之上,采用6种湍流模式模拟了方形截面90°弯管内的三维湍流流动,与试验数据进行了比较,并根据试验与数值计算的比较结果,选择较优的湍... 详细信息

为了揭示不同湍流模型对弯管内部流动模拟的影响因素,在90°弯管PIV(粒子成像测速仪)试验研究的基础之上,采用6种湍流模式模拟了方形截面90°弯管内的三维湍流流动,与试验数据进行了比较,并根据试验与数值计算的比较结果,选择较优的湍流模型模拟了半径r=164mm的速度分布曲线以及各个截面内的流动情况.结果表明:LES(大涡模拟)模型的计算结果在流体运动的整个过程中与试验值符合较好;其他湍流模型模拟弯管直线段时,计算误差较小,而一旦流体进入弯曲段后,计算值与试验值存在一定差异.相对于RNG(重正化群)k-ε(湍动能-耗散率)湍流模型,LES模型计算半径r=164mm上速度分布与试验值更为接近.此外,LES模型能够较好地模拟出弯管各个断面上的二次流动情况.

关键词：流场分析湍流模型 90°弯管粒子图像测试大涡模拟

模拟研究气液两相在带缩径管的90°弯管内的流动(英文)

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Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering) 2017年第3期18卷 212-224页

作者： Dong-fang HU Zheng-liang HUANG Jing-yuan SUN Jing-dai WANG Zu-wei LIAO Bin-bo JIANG Jian YANG Yong-rong YANG State Key Laboratory of Chemical Engineering College of Chemical and Biochemical Engineering Zhejiang University Hangzhou 310027 China Shanghai Key Laboratory of Catalysis Technology for Polyolefins Shanghai 200062 China

目的:90°弯管广泛应用于工业中的流体输送,但是流体在经过弯头时会由于离心力的作用而导致弯头下游管道内出现流体分布不均的现象,从而影响后续的生产过程。本文将实验和计算流体力学(CFD)模拟的方法结合研究缩径管对经过弯头后的流体... 详细信息

目的:90°弯管广泛应用于工业中的流体输送,但是流体在经过弯头时会由于离心力的作用而导致弯头下游管道内出现流体分布不均的现象,从而影响后续的生产过程。本文将实验和计算流体力学(CFD)模拟的方法结合研究缩径管对经过弯头后的流体整流作用并分析原因,以期为缩径管在工业中的应用提供一定的参考。创新点:1.提出在弯头后的管路中增加缩径管来调整流体的方法;2.在冷模实验数据验证模拟结果的正确性的基础上,根据CFD模拟得到的管道内的压力、流体速度、相分布及湍动能分布详细分析了缩径管能起整流作用的原因。方法:1.通过冷模实验所得的压力数据与模拟值进行对比,证明模拟所采用模型的正确性;2.通过对不同流体入口条件模拟结果的比较,找到缩径管的作用规律;3.通过CFD模拟得到管道内的压力、流体速度、相分布及湍动能,分析缩径管的整流原理。结论:1.模拟所采用的模型可较好地反映管道内的流体流动情况;2.缩径管能起到很好的整流效果;3.缩径管可使流体加速,促进流体的快速混合,因此能够使不稳定的流体快速达到稳定状态。

关键词： 90°弯管缩径管 CFD 均匀分布流体力学

不同重力下90°弯管内气液两相流流型及流动特性研究

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力学学报 2015年第2期47卷 223-230页

作者：刘赵淼刘佳申峰北京工业大学机械工程与应用技术学院北京100124

研究了不同重力条件下90°弯管内气液两相流流型分布形态及流动特性.通过建立90°弯管内气液两相流流动的三维数学物理模型,采用VOF方法,对10-6g0,10-4g0,10-2g0,1g0(g0=9.8 m/s2)重力下的90°弯管内气液两相流流型分布特征、截面空隙... 详细信息

研究了不同重力条件下90°弯管内气液两相流流型分布形态及流动特性.通过建立90°弯管内气液两相流流动的三维数学物理模型,采用VOF方法,对10-6g0,10-4g0,10-2g0,1g0(g0=9.8 m/s2)重力下的90°弯管内气液两相流流型分布特征、截面空隙率、滑速比及气相尾部最大斜向角进行了比较分析.研究结果表明:所建立的模型能够正确模拟不同重力条件下90°弯管内气液两相流流型和截面空隙率,并得到气液两相弯管二次流与单相二次流的不同特性.随着重力水平的提高,90°弯管对气相流型的影响作用减弱,气相整体向弯管内侧积聚靠拢,弯管对尾部的斜向作用减弱.

关键词：不同重力条件 90°弯管气液两相流截面空隙率斜向角

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90°弯管内冰浆流动特性数值模拟

低温与超导 2012年第1期40卷 62-68页

作者：梁坤峰杜军恒王林河南科技大学车辆与动力工程学院洛阳471003

基于欧拉法建立了冰浆流动的混合模型,对冰浆在90°弯管内的流动特性进行了数值模拟研究,获得了弯管内冰浆的流场和冰晶颗粒的运动轨迹,探讨了弯管管径、曲率半径及冰浆的流速、浓度参数对弯管内冰浆压降的影响,并对弯管压降的模拟结果... 详细信息

基于欧拉法建立了冰浆流动的混合模型,对冰浆在90°弯管内的流动特性进行了数值模拟研究,获得了弯管内冰浆的流场和冰晶颗粒的运动轨迹,探讨了弯管管径、曲率半径及冰浆的流速、浓度参数对弯管内冰浆压降的影响,并对弯管压降的模拟结果与实验结果进行对比,两者吻合较好。结果表明:在计算参数范围内,弯管压降随冰浆流速、浓度及弯管曲率半径的增大而增大,随弯管管径的增大而减小;冰浆在弯管内流动形成二次流现象,两个漩涡区域出现在弯管截面两侧;漩涡导致部分冰晶颗粒的运动轨迹发生改变,并使其向弯管下方的负压区聚集,增大了冰晶颗粒的碰撞几率。

关键词：冰浆混合模型压降二次流颗粒轨迹 90°弯管

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90°弯管的流场中涡相互作用对声场的影响

陕西师范大学学报（自然科学版） 2014年第5期42卷 27-31页

作者：李丽沈壮志沈建中郑霞陕西师范大学物理学与信息技术学院、陕西省超声学重点实验室陕西西安710119 中国科学院声学研究所北京100190

运用Fluent软件中的大涡模型对90°弯管中的非定常湍流场进行了数值模拟,在流场计算的基础之上,采用FW-H方程研究声场行为,得到5个不同截面的声压随时间变化关系图.从模拟结果可知,流场在一定的外界条件下会产生二次涡,这些涡与涡之间... 详细信息

运用Fluent软件中的大涡模型对90°弯管中的非定常湍流场进行了数值模拟,在流场计算的基础之上,采用FW-H方程研究声场行为,得到5个不同截面的声压随时间变化关系图.从模拟结果可知,流场在一定的外界条件下会产生二次涡,这些涡与涡之间的相互融合或分裂产生了一定的声压.进一步给出5个不同截面流场和声场的变化情况,以及不同时刻涡和涡之间的相互作用对声场的影响.针对流场的5个特定区域,在其截面上选取5个监测点,利用FW-H方程进行计算,结果发现声场中声压随时间的增加先达到极大值后迅速趋于平稳.

关键词： 90°弯管流场声场涡数值模拟