多分支并聯(lián)管道流量分配機理及算法的數(shù)值研究.pdf

1、常見流體在多分支并聯(lián)管道中的流量分配問題具有極其廣泛的工程應(yīng)用背景,其中U型和Z型結(jié)構(gòu)為實際工程應(yīng)用中常見的兩種經(jīng)典并聯(lián)管道模型。這兩種多分支并聯(lián)管道形式是石油化工、火電、鍋爐、太陽能、核電、制冷等領(lǐng)域常用的重要流量分配裝置。流體工質(zhì)在此類并聯(lián)管道中的流動狀況(如流速、流量分配等)直接關(guān)系到設(shè)備的安全可靠性和經(jīng)濟性。從而,如何設(shè)計合理的管道系統(tǒng)來實現(xiàn)流量的均勻分配非常重要。為此,本文采用數(shù)值分析的方法對不同進出口壓差及不同管道幾何參數(shù)條

2、件下并聯(lián)管道系統(tǒng)內(nèi)流體的流動特性進行了研究。
　　論文研究內(nèi)容有:建立并聯(lián)管道系統(tǒng)的流動模型;對所研究的并聯(lián)管道區(qū)域進行離散;發(fā)展同位網(wǎng)格下已知壓力邊界條件的SIMPLE算法;計算在不同并聯(lián)管道進出口壓力差,不同集管管徑條件下,管道系統(tǒng)的流動特性;進而對流動特性用常用的參數(shù)進行了表示,如軸向動量恢復(fù)系數(shù),側(cè)向動量修正系數(shù),壓降以及并聯(lián)支管進出口處的軸向速度率。
　　結(jié)果表明,并聯(lián)管道系統(tǒng)進出口壓力差的變化對流量分配產(chǎn)生了一定

3、影響,集管管徑的變化給流量分配產(chǎn)生了較大的影響;在一定的條件下,若想獲得較好的流量分配,可以盡可能增大集管管徑。對流動特性采用軸向動量恢復(fù)系數(shù)、側(cè)向動量修正系數(shù)、軸向速度率、局部阻力系數(shù)、沿程阻力系數(shù)等進行了表征后發(fā)現(xiàn):軸向動量恢復(fù)系數(shù)在分流集管中是波動增加的,在匯集集管中是逐漸減小的;前九個支管進口處的側(cè)向動量恢復(fù)系數(shù)在是逐漸增大的,第十個支管進口處出現(xiàn)了下降的情況,各并聯(lián)支管出口處的側(cè)向動量恢復(fù)系數(shù)呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢;對于并聯(lián)

4、支管進出口處的軸向速度率,其變化規(guī)律與側(cè)向動量恢復(fù)系數(shù)的變化規(guī)律基本上相同,只是在數(shù)值大小是有差別;對于局部阻力系數(shù)的研究,鑒于實際情況,從能量守恒的角度對其進行了定義,數(shù)值結(jié)果表明分流集管中每段管道部分的局部損失沿流動方向是逐漸增加的,匯集集管中是逐漸減小的;各并聯(lián)支管中的沿程損失在靠近支管進口處變化比較劇烈,待流體通過渦流區(qū)后,隨著流體的充分發(fā)展,其沿程損失變化趨一常值。研究結(jié)果還提供了一種可直接求解三維并聯(lián)管道系統(tǒng)流體流動特性的數(shù)