管道車(chē)在不同載荷量下平穩(wěn)運(yùn)移時(shí)的環(huán)隙水流速度特征研究.pdf

1、面向現(xiàn)代綠色物流產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)高效節(jié)能型運(yùn)輸方式開(kāi)發(fā)應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)需求，論文依托國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51109155和51179116），山西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2015011067）和太原理工大學(xué)研究生創(chuàng)新項(xiàng)目（S2014108），通過(guò)理論分析和模型試驗(yàn)，對(duì)管道車(chē)在不同載荷量下，平穩(wěn)運(yùn)移時(shí)的環(huán)隙水流速度特征進(jìn)行研究。研究成果如下：
　?。?）相同型號(hào)的管道車(chē)，載荷量的增加，會(huì)引起管道車(chē)平穩(wěn)運(yùn)移車(chē)速的降低。當(dāng)試驗(yàn)工況為Q=40m3/s時(shí)

2、,管道車(chē)載荷量以0.1kg為增幅，從0kg增至0.5kg時(shí)，L×D=150mm×60mm型號(hào)的管道車(chē)車(chē)速減小幅度最大（-1.09m/（s·kg）），L×D=150mm×70mm型號(hào)的管道車(chē)次之（-0.82m/（s·kg）），L×D=100mm×70mm型號(hào)的管道車(chē)車(chē)速減小幅度最?。?0.74m/（s·kg））。
　?。?）相同載荷量，不同型號(hào)管道車(chē)形成的動(dòng)邊界環(huán)隙流區(qū)內(nèi)，水流軸向速度分布存在相似性，但是均不再保持同心分布特征。與車(chē)

3、中時(shí)段的環(huán)隙斷面相比，車(chē)前和車(chē)后時(shí)段的環(huán)隙斷面水流軸向速度流速梯度均較大；D=60mm的管道車(chē)形成的環(huán)隙斷面水流軸向速度整體大于無(wú)管道車(chē)時(shí)的管道水流平均流速，D=70mm的管道車(chē)形成的環(huán)隙斷面水流軸向速度整體小于無(wú)管道車(chē)時(shí)的管道水流平均流速；車(chē)中時(shí)段環(huán)隙斷面水流軸向速度沿極軸的分布存在相似性，L×D=150mm×70mm和 L×D=150mm×60mm車(chē)型形成的軸向速度，沿徑向從管道內(nèi)壁到管道車(chē)車(chē)壁總體存在先增大后減小的趨勢(shì)，且最大值出

4、現(xiàn)在環(huán)隙中心區(qū)附近。
　?。?）L×D=150mm×70mm的管道車(chē)形成的環(huán)隙流區(qū)內(nèi)，車(chē)中時(shí)段的環(huán)隙斷面，水流軸向速度分布相對(duì)穩(wěn)定，最小流速值出現(xiàn)在管道壁面附近，最大流速值的位置隨著管道車(chē)載荷量的變化在環(huán)隙中心區(qū)變動(dòng)；車(chē)前時(shí)段和車(chē)后時(shí)段的環(huán)隙斷面，水流軸向速度均存在一定的流速梯度突變區(qū)。車(chē)后時(shí)段的環(huán)隙斷面，水流軸向速度整體分布最不均勻（η=0.11），車(chē)中時(shí)段最均勻（η=0.09）；管道車(chē)載荷量的增加對(duì)各時(shí)段環(huán)隙斷面水流軸向速度整

5、體分布的均勻性，影響不明顯。隨著管道車(chē)載荷量的增加，管道車(chē)車(chē)速與環(huán)隙水流平均流速的相對(duì)大小關(guān)系發(fā)生改變(位置M=0.2kg)，兩者的速度差隨管道車(chē)載荷量的變化呈現(xiàn)為先減小后增大的變化趨勢(shì)。
　　（4）L×D=150mm×70mm管道車(chē)形成的環(huán)隙流區(qū)內(nèi)，水流的徑向速度和周向速度與軸向速度相比，速度值均明顯減?。凰鲝较蛩俣鹊姆较蚨嘀赶蚬茌S心，周向速度的方向多沿圓周逆時(shí)針?lè)较?；管道?chē)載荷量的變化，對(duì)水流徑向速度和周向速度的分布影響不明

6、顯。
　?。?）L×D=150mm×70mm管道車(chē)形成的車(chē)中時(shí)段環(huán)隙流區(qū)內(nèi)，隨著管道車(chē)載荷量的增大，環(huán)隙斷面水流軸向速度均值呈現(xiàn)先增大后趨于平穩(wěn)的變化趨勢(shì)；通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析得到的斷面水流軸向速度均值與積分計(jì)算得到的斷面水流軸向速度均值接近，誤差在1％以?xún)?nèi)；環(huán)隙斷面水流徑向和周向速度均值隨管道車(chē)載荷量的變化而發(fā)生微小浮動(dòng)；斷面內(nèi)水流的二維合速度值主要集中在0m/s～0.06m/s區(qū)間內(nèi)；不同管道車(chē)載荷量下，環(huán)隙斷面水流的軸向速度與合速度

7、的比值均在0.99以上。
　?。?）L×D=150mm×70mm管道車(chē)形成的環(huán)隙流區(qū)內(nèi)，與垂向速度脈動(dòng)強(qiáng)度和橫向速度脈動(dòng)強(qiáng)度相比，水流軸向速度脈動(dòng)強(qiáng)度始終最大，且脈動(dòng)均方根值基本大一個(gè)數(shù)量級(jí)；當(dāng)管道車(chē)載荷量為0kg時(shí)，環(huán)隙流區(qū)水流軸向速度脈動(dòng)強(qiáng)度均方根值，沿半徑方向從管道內(nèi)壁向管軸心方向輻射減?。浑S著管道車(chē)載荷量的增加，環(huán)隙流區(qū)局部位置的水流軸向速度脈動(dòng)強(qiáng)度發(fā)生突變，但是整體脈動(dòng)強(qiáng)度變化不明顯；隨著管道車(chē)載荷量的變化，環(huán)隙流區(qū)水流