長(zhǎng)輸管線中水流沖擊氣團(tuán)流場(chǎng)的數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著我國(guó)多個(gè)領(lǐng)域發(fā)展的突飛猛進(jìn)，水慢慢成為了稀有資源，部分城市地區(qū)由于附近沒(méi)有水源，導(dǎo)致市內(nèi)的日常生活、工農(nóng)業(yè)的用水都得不到很好的滿足。為此，很多城市被迫開(kāi)始建設(shè)大量的長(zhǎng)距離輸水管線，將很遠(yuǎn)地方的水源調(diào)用過(guò)來(lái)。在這些長(zhǎng)輸管線工程中，有的管線因距離遠(yuǎn)長(zhǎng)達(dá)十幾公里，有的管線因要穿越一些深山或地勢(shì)變化很大的區(qū)域而變得錯(cuò)綜復(fù)雜或高低不同。通常情況下，這些管段的彎折處、凸起部位、閥門(mén)處、堵頭處等，在充水過(guò)程中會(huì)殘留聚集一些大小不等的氣團(tuán)，這些氣團(tuán)

2、不僅會(huì)影響管道系統(tǒng)輸水的高效性，當(dāng)泵的功率突然增大或管道閥門(mén)突然關(guān)閉的情況下給氣團(tuán)一個(gè)很強(qiáng)的激勵(lì)時(shí)，氣團(tuán)處瞬間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的異常水壓，當(dāng)這個(gè)異常水壓超過(guò)管材承壓時(shí)就會(huì)造成爆管事故。因此對(duì)于這類(lèi)異常壓力的產(chǎn)生原因及其原理的研究具有深遠(yuǎn)的意義。
　　本文首先闡述了氣液兩相流的相關(guān)理論和計(jì)算流體力學(xué)CFD軟件。通過(guò)查詢有關(guān)有壓水流沖擊管道氣團(tuán)兩相流的文獻(xiàn)和工程實(shí)例，找到合適的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)校核Fluent軟件中的VOF模型。最后設(shè)計(jì)出具有

3、實(shí)際意義的管道模型，用校核后的VOF模型來(lái)模擬氣團(tuán)被水流沖擊的復(fù)雜過(guò)程，分析和預(yù)測(cè)管道內(nèi)氣團(tuán)被沖擊時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)壓力變化規(guī)律，為實(shí)際輸水運(yùn)行的工程中遇到相應(yīng)難題提供參考。
　　通過(guò)對(duì)不同管道初始?jí)毫?、不同管徑、不同氣團(tuán)初始體積、氣團(tuán)初始存在形式等多個(gè)工況的數(shù)值模擬，其模擬結(jié)果表明：當(dāng)管道內(nèi)氣體含量為總體積的1％左右時(shí)，有壓水流沖擊氣團(tuán)，氣團(tuán)處產(chǎn)生的瞬時(shí)壓力峰值最大。同時(shí)借助于VOF模型中path功能在氣團(tuán)初始體積恒定的情況下，改變氣