有压输水管道孔板局部阻力相邻影响研究

摘要

传统水力学中，按照阻力代数叠加原则计算有压管道中多个形变件产生的总局部水头损失，但简单地按阻力叠加原则计算出的总局部水头损失往往与实际不符，而形变件间的局部阻力相邻影响是造成总局部水头损失计算值与实测值不相符的原因之一。为了揭示局部阻力相邻影响现象，探求局部阻力相邻影响机理，修正总局部水头损失计算公式，论文以孔板形变件为例，将孔板安装在有压输水管道内，应用试验研究、数值模拟研究以及理论分析相结合的方法对局部阻力相邻影响进行了研究。
　　论文通过模型试验的方法量测了管道内安装多个孔板时总局部阻力系数白，并将其与总局部阻力系数的理论计算值ζ总'进行对比，分析试验值和理论计算值产生差异的原因，揭示了孔板形变件间的局部阻力相邻影响现象，说明了在进行总局部水头损失计算时考虑局部阻力相邻影响的必要性，提出用相邻影响系数对传统计算公式进行修正。通过紊流数值模拟的方法研究了局部阻力相邻影响系数随孔板厚径比、孔径比以及相对间距的变化规律，根据流场计算结果揭示了局部阻力相邻影响机理。通过量纲分析的方法建立了相邻影响系数的函数关系式，结合数值模拟结果应用数值分析法获得相邻影响系数计算公式。应用相邻影响系数对传统局部水头损失计算公式进行修正，并对修正后的计算公式进行检验。论文研究成果可为有压输水管道的总局部水头损失的准确计算提供参考，丰富和完善管道局部水头损失的水力学计算理论。

目录

声明

摘要

主要符号说明

第1章 绪论

1．1 课题来源

1．2 研究意义

1．3 国内外的研究现状

1．4 本文研究目标及研究内容

第2章 孔板局部阻力相邻影响试验研究

2．1 试验设计

2．1．1 试验装置

2．1．2 试验数据测量方法

2．2 试验方案

2．2．1 单个孔板局部阻力系数随Re数变化

2．2．2 两个孔板总局部阻力系数

2．3 试验结果及分析

2．3．1 单个孔板局部阻力系数随Re数变化关系

2．3．2 两个孔板总局部阻力系数随相对间距变化关系

2．3．3 孔板局部阻力相邻影响系数

2．4 本章小结

第3章 数学模型

3．1 基本方程

3．1．1 质量守恒方程

3．1．2 动量守恒方程

3．1．3 能量守恒方程

3．2 数值计算方法

3．3 紊流模型

3．4 数学模型检验

3．4．1 计算模型的建立

3．4．2 边界条件

3．4．3 计算工况

3．4．4 数学模型检验结果分析

3．5 本章小结

第4章 孔板局部阻力相邻影响数值模拟研究

4．1 相邻孔板局部阻力影响因素及计算模型

4．1．1 影响因素

4．1．2 计算工况

4．2 孔板局部阻力相邻影响流场特性

4．2．1 单个孔板流场特性分析

4．2．2 t／D对局部阻力相邻影响系数的影响

4．2．3 d／D对局部阻力相邻影响系数C的影响

4．2．4 相对间距Ls／D对局部阻力相邻影响系数C的影响

4．3 局部阻力相邻影响机理分析

4．4 本章小结

第5章 相邻影响系数计算公式推导

5．1 量纲分析法及其应用

5．2 相邻影响系数的计算

5．3 计算公式的验证

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．1．1 试验研究方面

6．1．2 数值模拟研究方面

6．1．3 理论分析方面

6．2 本论文的主要创新点

6．3 不足之处与展望

参考文献

致谢

作者简历