横向射流影响管内水流压力的实验研究

摘要

输水管路的三通结构是城市供水管路系统的重要组成部分，当主管截面积大于支管截面积时，可将支管视作横向射流。在有压管路的设计计算中经常需要考虑到管路的压力损失以及产生管道压降等的相关因素，尤其是对于较短三通汇流管道和汇流节点较多的管路系统，更需要考虑其汇流处的压力场分布情况，在这种条件下，对射流流场压力特性的探究显得尤为重要。
　　本文采用实验方法对管内横向射流的压力场进行实验研究，在射流入射方向与主流之间的角度为90°，且射流速度是主流速度的1~6倍的情况下，测量了射流截面以及主流方向上流体的压力值分布情况。测量结果显示，在射流截面上，入射口附近有一个对称分布的压力相对较低的区域；在主流方向上则有一个向下游偏斜分布的压力相对较低的区域。研究表明，入射流体在横流的作用下，其迎流面与背流面会产生压力差，这使得射流主轴线向下游弯曲。而对于本实验条件下的横向射流，由于管道的约束，射流的弯曲程度会比无约束条件下的横向射流更加明显。
　　分析表明，对于有压管道内的横向射流，管道入射口附近存在一个向下游偏斜的射流核心区，该射流核心仅影响入射口附近区域，在射流核心区内，入射流体的动能没有全部转换为压力能；在射流核心区之外，入射的动能全部转换为压力能，使管道内部流体压力产生大幅提升，管内流体压力的增量与射流速度的二次方相关。

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1 绪 论

1.1 问题提出的背景及意义

1.2 射流基本理论

1.3 国内外对横向射流研究的情况及分析

1.4 本文主要研究内容

2 有压管道横向射流的实验研究

2.1 概述

2.2 实验系统

2.3 测量系统

2.4 实验过程与方案

2.5 实验误差分析

2.6 流量测量结果与流速的确定

2.7 实验结果分析

2.8 本章小结

3 有压管道内横向射流压力场特性分析

3.1 概述

3.2 有压管道内直管段压力场分布特性

3.3 横向射流对有压管道内水流压力影响的分析

3.4 本章小结

4 结论与展望

4.1 本文的主要结论

4.2 有待进一步探索的问题

致谢

参考文献

附 录