本文關(guān)鍵詞：粗顆粒固液混合物在管流中水擊特性研究

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【摘要】：管道水力輸送系統(tǒng)由于泵啟閉、機(jī)械故障等引起提升管道中流速瞬間變化,導(dǎo)致管道內(nèi)壓力劇烈變化,產(chǎn)生的水擊對(duì)管道破壞極大。對(duì)于含粗顆粒物料的固液兩相流體,粗顆粒與流體跟隨性較差,水擊過程中動(dòng)量傳遞特性與細(xì)顆粒差異較大�；诹Ｗ痈櫆y速技術(shù)(Particle Tracking Velocimetry,簡稱PTV)、粒子圖像測速技術(shù)(Particle Image Velocimetry,簡稱PIV)以及壓力測試系統(tǒng),研究分析粗顆粒在管道斷面的特性試驗(yàn)以及水擊過程中顆粒跟隨性變化和水擊壓力變化。得出如下結(jié)論：(1)通過PIV技術(shù)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,在含低濃度下較細(xì)顆粒在管道斷面中心部位流速最大,靠近管壁面的流速最小。通過經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出的清水流速分布曲線與通過試驗(yàn)擬合得出流速分布曲線趨勢變化吻合。當(dāng)平均流速為1.0m/s時(shí),計(jì)算值略大于測試值；當(dāng)平均流速為1.5m/s和2.0m/s時(shí),計(jì)算值與測試值幾乎重合。這說明0.1mm固體顆粒具有良好的跟隨性。(2)通過PTV技術(shù)對(duì)粒子追蹤可知,以管道中心為基點(diǎn),顆粒在管道斷面速度分布呈指數(shù)形式,符合圓管紊流分布的經(jīng)驗(yàn)公式。位于管底部的顆粒流速略小與靠近管項(xiàng)部的顆粒流速。當(dāng)水體平均流速一定,粒徑越大時(shí),顆粒跟隨性越差；當(dāng)顆粒粒徑一定,水體流速越大時(shí),顆粒跟隨性較好。當(dāng)水體流速較大時(shí),由于管邊壁摩擦的緣故,流體在管壁附近的所受阻力將增加,致使邊壁粗顆粒速度大于水流速度。為解釋顆粒在管道斷面分布不對(duì)稱,本文取斷面上三個(gè)位置處的顆粒速度值,并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。擬合公式的計(jì)算值接近實(shí)測值,最大誤差不超過6.4%。管道斷面顆粒跟隨性復(fù)雜,故只取位于管道中部顆粒的跟隨進(jìn)行分析,擬合公式,其計(jì)算值與實(shí)測值吻合度較高。(3)結(jié)合PTV技術(shù)和壓力測試系統(tǒng),分析水力輸送管道水擊過程中的顆粒跟隨性及水擊壓力。結(jié)果表明,在閥門關(guān)閉過程中顆粒速度逐漸較小,顆粒在管道斷面速度分布呈指數(shù)分布。在水擊過程中,由于重力作用,顆粒逐漸沉積于管道底部壁面。顆粒粒徑與水體流速對(duì)顆粒跟隨性影響較大。顆粒粒徑越大,水體流速較小時(shí),顆粒跟隨越差。由于顆粒體積濃度較低,在一定流速下,顆粒粒徑對(duì)水擊壓力影響不明顯。但是流速的增加加強(qiáng)了流體的紊動(dòng)效應(yīng),水擊壓力波峰寬度和波峰的持續(xù)時(shí)問相應(yīng)增加。
【關(guān)鍵詞】：固液兩相流 粗顆粒 跟隨性 水擊壓力
【學(xué)位授予單位】：中央民族大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TV134
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-14
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 研究目標(biāo)與內(nèi)容12-14
• 第二章 粗顆粒在管流中運(yùn)動(dòng)特性及水擊研究現(xiàn)狀14-21
• 2.1 固液兩相流研究14-15
• 2.2 水擊基本理論15-17
• 2.3 漿體水擊研究成果17-20
• 2.3.1 漿體與清水水力學(xué)特性差異17-19
• 2.3.2 漿體水擊特性19-20
• 2.4 本章小結(jié)20-21
• 第三章 粗顆粒固液混合物在管流中水擊試驗(yàn)21-29
• 3.1 試驗(yàn)系統(tǒng)與儀器21-26
• 3.1.1 水擊試驗(yàn)系統(tǒng)21-22
• 3.1.2 試驗(yàn)測試方法與主要儀器22-26
• 3.2 試驗(yàn)方法與試驗(yàn)方案26-28
• 3.3 本章小結(jié)28-29
• 第四章 管流中粗顆粒運(yùn)動(dòng)特性試驗(yàn)研究結(jié)果與分析29-46
• 4.1 粗顆粒在管流斷面中的速度分布29-41
• 4.1.1 清水在管流中速度分布29-30
• 4.1.2 顆粒在管流中速度分布30-35
• 4.1.3 管道垂直斷面顆粒濃度分布及速度概率分布35-39
• 4.1.4 管道斷面顆粒速度不對(duì)稱性分析39-41
• 4.2 粗顆粒在管流中與流體間的跟隨性41-45
• 4.3 本章小結(jié)45-46
• 第五章 非恒定流中顆粒運(yùn)動(dòng)特性及水擊特性變化46-61
• 5.1 水擊過程中流體與顆粒速度變化46-55
• 5.1.1 水流速度變化46-48
• 5.1.2 顆粒速度變化48-52
• 5.1.3 顆粒與水流的跟隨性52-55
• 5.2 水擊壓力變化特征55-60
• 5.3 本章小結(jié)60-61
• 第六章 結(jié)論61-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 致謝67-68
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄68

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