筒裝料管道水力輸送技術是在現(xiàn)代綠色物流產業(yè)發(fā)展過程中出現(xiàn)的一種新型物料輸運方式,其具有環(huán)境污染少、能耗低、安全性能好等方面的優(yōu)勢,該輸運方式的提出在一定程度上克服了傳統(tǒng)運輸業(yè)中能源消耗高、污染嚴重等弊端。通過理論分析與試驗研究,對管道雙車在不同車間距下的環(huán)狀縫隙螺旋流速度特征展開了研究,主要結論如下:(1)不同車間距下,前車環(huán)隙區(qū)域車中測試斷面軸向速度等值線圖呈現(xiàn)相同的規(guī)律,每個測試斷面軸向速度都存在三個呈120°分布的速度明顯減小的渦形區(qū)域,平均值、極差、標準差、不均勻系數(shù)基本保持不變,車間距對管道前車環(huán)隙水流軸向速度的影響較小。(2)相同車間距下,前車環(huán)隙區(qū)域軸向速度梯度沿程逐漸下降,軸向速度分布沿程逐漸平坦,且存在三個明顯的速度低速區(qū),測試斷面水流軸向速度極差、標準差、不均勻系數(shù)均有大幅下降。從局部特征來看:相同極軸上測點軸向速度基本持平,相同測環(huán)上軸向速度波動幅度沿程逐漸減小。(3)相同車間距下,前車環(huán)隙區(qū)域周向速度等值線沿程呈現(xiàn)“密集—稀疏—密集”的變化規(guī)律,周向速度梯度先減小后增加,周向速度比軸向速度小1個數(shù)量級。周向速度沿程逐漸增大,增幅達80%。同一測試斷面,周向速度為逆時針方向的測點數(shù)比重沿程逐漸增加,從68%增長到了92%。周向速度沿程分布比較平穩(wěn),但周向速度分布的區(qū)間寬度沿程有所增大。從局部特征來看,相同極軸上周向流速分布比較平穩(wěn),相同測環(huán)上周向速度分布比較紊亂。(4)相同車間距下,前車環(huán)隙徑向速度比軸向速度小2個數(shù)量級,5/6的徑向速度為背離圓心方向,徑向速度呈現(xiàn)沿程增大的變化規(guī)律。標準差和不均勻系數(shù)沿程先減小后增大,在3#測試斷面取得最小值。從局部特征來看,相同極軸上,徑向速度分布區(qū)間寬度逐漸增大,同一測環(huán)上的徑向速度波動起伏沿程逐漸增大。(5)隨著車間距增大,后車環(huán)隙區(qū)域軸向速度基本不變,維持在2.3m/s左右。軸向速度等值線圖中渦形區(qū)域的數(shù)量逐漸減小。當雙車間距為10cm時,軸向速度分布最為凌亂,在軸向速度等值線圖中存在六處渦形區(qū)域;當車間距為70cm、90cm時,大致呈現(xiàn)同心環(huán)狀分布,靠近管道內壁處的軸向速度要大于靠近管道車外壁處的軸向速度。隨著車間距的增加,測試斷面內軸向速度極差、標準差、不均勻系數(shù)都表現(xiàn)為先增加后減小然后趨于穩(wěn)定。從局部特征來看,隨著車間距的增加,各個極軸上的軸向速度差值逐漸減小。同一測環(huán)上,軸向速度呈現(xiàn)波浪式的分布,存有三個波峰和三個波谷,波峰波谷間隔60°交錯出現(xiàn)。(6)管道后車環(huán)隙區(qū)域內,水流周向速度要比軸向速度小1個數(shù)量級。隨著車間距的增加,周向速度的等值線逐漸變得稀疏,并且曲率有所減小。隨著車間距的增加,同一測試斷面內,周向速度為逆時針方向的測點數(shù)比重由75%增加到90%,周向速度大小也逐漸增大。當車間距為90cm時,周向等值線開始呈現(xiàn)同心圓分布的趨勢。從局部特征來看,周向速度沿極軸方向波動幅度不大,速度值集中在0m/s~0.2m/s區(qū)間。同一測環(huán)上的周向速度基本上都是呈現(xiàn)波峰波谷間隔60°交替出現(xiàn)的變化規(guī)律。(7)管道后車環(huán)隙區(qū)域內,水流徑向速度要比軸向速度小2個數(shù)量級。隨著車間距的增加,水流徑向速度的平均值、標準差、不均勻系數(shù)的波動幅度均有所減小。徑向速度為指向圓心方向的比重呈現(xiàn)先減小后增大的變化規(guī)律。無論何種車間距下,徑向速度沿極軸方向波動幅度都不大,且比周向速度波動幅度要小。從局部特征來看,靠近管道車外壁面處的徑向速度較小,靠近管道內壁面處的徑向速度較大;隨著雙車間距的增加,測試斷面內各個測環(huán)之間水流徑向速度的差值有減小的趨勢。(8)無論何種車間距下,前車環(huán)隙區(qū)域內軸向速度脈動強度要比垂向速度與橫向速度脈動強度大1個數(shù)量級,垂向和橫向脈動強度在局部位置有突增。隨著車間距的增加,后車環(huán)隙區(qū)域內,軸向速度脈動強度平均值呈現(xiàn)逐漸減小的變化規(guī)律,垂向、橫向脈動強度大小基本保持不變,維持在0.02m/s左右。本文的研究成果不僅充實和完善了環(huán)狀縫隙螺旋流理論,而且對筒裝料管道車水力輸送技術的工業(yè)化推廣應用有一定的參考價值。
【學位單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TV134

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本文編號：2807978