内置洞塞对管流阻力特性影响的试验研究

摘要

洞塞在消能、传热、动物血管狭窄处扩管、减阻水溶液流的强化换热及紊流控制等领域有着极为广泛的应用，研究内置有洞塞的管路局部阻力行为具有流体动力学以及工程应用方面的重大意义。本文通过在10mm圆管充分发展紊流段内置不同规格洞塞，分别以清水和表面活性剂减阻水溶液为流体，研究了洞塞局部阻力随洞塞几何尺寸及雷诺数而改变的行为。　　首先根据水力学基本原理搭建了可安放洞塞的管路系统，在试验证实皆为充分发展紊流的洞塞上下游布置静压测点，测试分析清水流、表面活性剂减阻水溶液流在不同雷诺数下流经不同几何尺寸洞塞时局部阻力的改变行为。　　清水流试验获得认识：不同长径比和孔径比的洞塞局部阻力系数均基本不随雷诺数而改变；相同长径比下孔径比越小，局部阻力系数越大；相同孔径比下长径比越大，阻力系数越大，但当长径比低于某一临界值时，其局部阻力系数反而大于此临界长径比的洞塞；相邻两洞塞之间的局部阻力影响距离随孔径比减小而增大，但不受长径比的影响。　　减阻流的试验获得认识：直管段减阻率，随浓度提高而提高，且在临界雷诺数之前随雷诺数提高而增大，但在临界雷诺数之后随雷诺数增大而减小，直至消失；同减阻剂浓度下，单洞塞局部阻力系数随长径比及孔径比的改变特性在定性上同清水流，单洞塞局部阻力系数随浓度提高而降低；在上游段低雷诺数时，单洞塞局部阻力系数高于清水，但在上游段小于临界雷诺数的较高雷诺数区段，低于清水呈现较高的减阻，洞塞的最大减阻率可达50％，在上游段超过临界雷诺数之后，减阻效果逐渐减弱直至丧失；洞塞下游再次形成充分发展紊流需要比清水更长，且该长度随孔径比减小而增大。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 课题来源和研究背景

1.2 研究目的及意义

1.3 国内外研究现状及分析

1.3.1 洞塞阻力特性研究

1.3.2 表面活性剂在直管段的减阻

1.3.3 表面活性剂在不规则管管件中的减阻

1.4课题研究主要内容

第二章 洞塞的阻力特性与CTAB的减阻特性

2.1 洞塞局部阻力成因及计算

2.1.1局部阻力损失成因

2.1.2 洞塞局部阻力损失的计算

2.2 表面活性剂的减阻特性

2.2.1 减阻与剪切速率

2.2.2浓度与减阻

2.2.3 温度与减阻

2.2.4 减阻方程

2.3 本章小结

第三章 内置洞塞对清水管流阻力特性的影响

3.1 试验装置设计与制作

3.2 测试系统标定

3.3 试验过程

3.4 试验结果及分析

3.4.1单洞塞阻力系数分析

3.4.2 双洞塞的阻力系数分析

3.5 本章小结

第四章 减阻剂对内置洞塞的管流阻力特性的影响

4.1 溶液配制

4.2 试验过程

4.3 试验结果及分析

4.3.1 洞塞段局部阻力分析

4.3.2 洞塞上下游段阻力系数分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果

致谢