隨著社會的不斷進步和經(jīng)濟的快速發(fā)展,水資源短缺與水環(huán)境惡化等問題在很多地區(qū)已經(jīng)成為社會發(fā)展的制約因素。為了滿足城市用水需求,解決水資源分布不均的問題,人們在水源與城市間建立了長距離輸水工程。而對于水資源輸配系統(tǒng)而言,水體中含氣對輸水系統(tǒng)運行是一個潛在威脅。在系統(tǒng)首次運行充水以及系統(tǒng)檢修前后充放水等過程中,充放水流速過快會使管道內(nèi)出現(xiàn)復雜的水氣兩相瞬變流動,壓力、流量的劇烈波動將造成管道破壞,這是輸水系統(tǒng)含氣引起的一個重要的運行安全問題。本文以輸水系統(tǒng)有壓管道充放水作為實際背景,建立直角彎管充放水的三維幾何模型。基于VOF方法采用標準k-ε湍流模型,利用Fluent軟件對有壓輸水管道充、放水過程中水氣兩相流進行了多工況的數(shù)值模擬,得到充、放水過程中水相體積分數(shù)、水氣兩相流流型及水力參數(shù)變化情況,建立了有壓管道充放水過程水相體積分數(shù)變化過程模型,并對各工況計算結果進行對比分析,研究充放水流速對管道水氣兩相流型以及水力參數(shù)變化的影響。最后,在相同邊界條件下設計并進行了管道充放水物理模型試驗,驗證了數(shù)值模型計算結果的可靠性。研究結果有助于更好的了解直角彎管進行有壓管道充放水過程中水氣兩相流的分... 

【文章來源】：華北水利水電大學河南省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

研究技術線路圖

華北水利水電大學碩士學位論文10（4）分層波狀流（Stratifiedwavyflow）：隨著氣體流速的增加，在分層流界面上出現(xiàn)表面波，平滑的界面會變成波紋狀，產(chǎn)生分層波狀流型。（5）段塞流（Slugflow）：當分層波狀流的波幅大到足以密封管道時，波浪在接觸管道頂部的地方形成泡沫狀的段塞。這個段塞的移動速度高于平均液體速度。（6）環(huán)形流（AnnularFlow）：這種流型出現(xiàn)在管內(nèi)氣體流速高的情形，水在管壁（環(huán)形區(qū)）上以膜的形式流動，而空氣在高速芯中沿管的中心部分流動。（7）噴霧流（Sprayflow）：對于非常大的氣流速度，環(huán)形流中水膜從管壁剝離，并作為夾帶液滴在氣體中攜帶，這時轉換成噴霧流。圖2-1水平管道水氣兩相流流型分類Fig.2-1Classificationofwatergastwophaseflowpatterninhorizontalpipeline2.1.2垂直管道水氣兩相流流型與水平管道水氣兩相流流型相比，垂直管道水氣兩相流流動狀態(tài)通常更軸對稱，具體又分為以下幾種類型，其流動特點如圖2-2所示[54]：（1）氣泡流（Bubbleflow）：空氣以球形或球形帽狀氣泡的形式分布在水中，這些氣泡相對于管道直徑較校當相對少量的空氣與中等流速的水混合時，就會出現(xiàn)這種流

2有壓輸水管道水氣兩相流基本理論11動模式。（2）塞狀流（PlugFlow）：該流型隨著氣體流速的增加而發(fā)生。當管內(nèi)氣泡直徑約為管道直徑的一半時，就會發(fā)生從氣泡流到塞流的轉變。（3）段塞流（Slugflow）：隨著管道內(nèi)氣體流速的進一步增加，會出現(xiàn)一系列規(guī)則且體積非常大的氣泡。除壁面上有一薄層液體外，這些段塞狀氣泡幾乎占據(jù)了整個管道的橫截面，其長度是管道直徑的幾倍。（4）攪拌流（Churnflow）：隨著氣體流速的增加，段塞流會破裂成一個湍流無序的水氣兩相流動。這種流型通常被稱為泡沫流或攪動湍流。（5）環(huán)形流（AnnularFlow）：對于相對較高的空氣流速和較低的水流量，管道內(nèi)會出現(xiàn)環(huán)形流動。水在管壁上以膜的形式流動，而空氣則通過管的中心部分。（6）噴霧流（Sprayflows）：對于非常大的氣流速度，環(huán)形膜從管壁上剝離，并作為夾帶液滴在空氣中攜帶。這有時被稱為環(huán)形霧流。圖2-2垂直管道水氣兩相流流型分類Fig.2-2Classificationofwatergastwophaseflowpatterninverticalpipeline2.2水氣兩相流模型多相流包括氣液、氣固、液液和液固兩相流動，以及氣液固三相流動。有壓管道水流沖擊氣團屬于氣液兩相流。利用商用計算流體力學（CFD）軟件進行模擬時，經(jīng)常要涉及到計算模型的選擇，對計算模型基本原理的了解與掌握有助于提高計算效率和精度。


本文編號：3452108