柔性風(fēng)管彎曲狀態(tài)下阻力損失特性研究.pdf

1、本文旨在以鋁箔金屬柔性風(fēng)管為研究對(duì)象，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1236-2000[1]搭建柔性風(fēng)管實(shí)驗(yàn)臺(tái)，對(duì)柔性風(fēng)管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，探索鋁箔金屬柔性風(fēng)管彎曲狀態(tài)下局部阻力損失特性，其研究成果可為工程設(shè)計(jì)提供技術(shù)支持。使用數(shù)值模擬的方法，分析柔性風(fēng)管彎曲部分流場(chǎng)特性，找出影響局部阻力損失的因素。通過本項(xiàng)目的數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究，得出以下結(jié)論：
　　 ⑴在柔性風(fēng)管的風(fēng)管轉(zhuǎn)彎彎曲部分，其內(nèi)側(cè)金屬薄膜褶皺密集，粗糙度大；彎曲部分外側(cè)金屬薄膜褶皺

2、分散，粗糙度?。粡澒芰鲌?chǎng)壓力和速度分布比剛性風(fēng)管更為復(fù)雜，在相同參數(shù)條件下，與剛性風(fēng)管相比，二次渦旋回流區(qū)更加強(qiáng)烈，柔性風(fēng)管比剛性風(fēng)管的局部阻力損失要大。
　　 ⑵柔性風(fēng)管彎曲段中的流場(chǎng)特征十分明顯，彎管處壓力梯度傾斜向出口段，彎管內(nèi)側(cè)出現(xiàn)強(qiáng)烈的二次渦旋回流區(qū)。在彎曲部分未端回流區(qū)占據(jù)管段的大半?yún)^(qū)域，紊流中心斷面呈月牙狀分布于轉(zhuǎn)彎外側(cè)管壁處。彎管對(duì)上下游管段都產(chǎn)生影響，上游管段影響到1至2倍管徑距離，下游管段影響距離大于等于15

3、倍管徑。
　　 ⑶管徑變化對(duì)于柔性風(fēng)管壓力損失的影響相對(duì)較小，二次回流區(qū)有輕微變化，整個(gè)流態(tài)及回流影響波及范圍基本保持不變。因相同材料的柔性風(fēng)管絕對(duì)料糙度(Ks)可視為恒定值，隨著管徑的變小，當(dāng)量粗糙度(Ks/D)增大。對(duì)于小管徑而言，同樣高度的褶皺，其當(dāng)量粗糙度亦大于大管徑的當(dāng)量粗糙度，故小管徑造成的二次渦旋回流更劇烈，對(duì)紊流核心的耗散更大，因此小管徑柔性風(fēng)管彎曲部分局部阻力損失較大管徑大。當(dāng)管徑增大到一定程度，當(dāng)量粗糙度增大

4、幅度變小，褶皺內(nèi)壁的影響變小，局部阻力損失變化幅度相對(duì)平緩。
　　 ⑷入口風(fēng)速對(duì)柔性風(fēng)管彎曲段阻力損失的影響強(qiáng)烈。隨著入口風(fēng)速增大，阻力損失大增。壓力損失變化的實(shí)質(zhì)是管徑不變時(shí)隨著入口風(fēng)速增大，雷諾數(shù)在不斷增加，管內(nèi)二次回流在增大，壓力損失在加大。
　　 ⑸轉(zhuǎn)彎角度對(duì)柔性風(fēng)管阻力損失影響很大。隨著彎曲角度增大，紊流主流的速度變化減少，柔性風(fēng)管彎曲部分的褶皺密集程度變小，導(dǎo)斂粗糙度變小，二次渦旋回流區(qū)變小，二次回流對(duì)主流的