旁路局部损失对管网水力计算影响的研究

论文题目: 旁路局部损失对管网水力计算影响的研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 工程热物理

作者: 景江红

导师: 何川

关键词: 流体,三通管,局部阻力系数,管网,数值模拟

文献来源: 重庆大学

发表年度: 2005

论文摘要: 给水管网系统是一个十分复杂的系统,随着用户对水质、水量要求的提高、供水规模的不断扩大,我国原有的数以千计的城市给水系统按目前的经验运行方式已满足不了城市发展的需要。鉴于这种现状,我们很有必要对管网系统的设计和改造作出理论评估和分析。而给水管网水力分析是解决给水管网设计、改造和管理等各种应用问题的理论基础。给水管网水力分析的核心问题是给水管网水力计算。在传统给水管网模拟计算中,通常只考虑直管段的沿程水头损失,而没有考虑阀门在内的配件和附件所引起的局部水头损失,认为它们与沿程水头损失相比很小可以忽略不计。但是在短管的水力计算中,三通、阀门等其他附件的局部阻力损失却不可忽略。如果仍然忽略这些附件的水头损失,其结果可能与实际情况相差甚远。本文首先建立了排出三通管和汇流三通管的物理模型和数学模型,采用k ?ε方程作为湍流计算模型,然后再对模拟结果进行数据处理和计算,得出三通管的局部阻力系数。再通过实验进行验证,结果与模拟结果吻合得还比较好。通过对排出三通管的数值模拟和实验研究,得出以下结论:（1）排出三通的直管阻力系数ξc, Π = 1.9754x2-3.11x + 1.20（其中x =υΠ/υc）。（2）垂直支管的阻力系数ξc ,n= 3.3665x2-4.1266x+ 2.1729（其中x =υΠ/υc）。（3）流量分配关系:对于同一种模型来说,随着压力的增大,直管的流量分配百分数略有增大,相应地垂直支管的流量分配略有减小,但变化量均不大,最大的变化量也不超过总质量流量的4%。（4）在流动工况相同的条件下,垂直支管的质量流量分配随着该支管面积的增大而增大。通过对汇流三通管的数值模拟研究,得出以下结论:（1）汇流三通直管段的局部阻力系数与它的几何比没有关系,通用公式为: ?c,Π = 1.55x -x2（其中x=mn/mc）。（2）对于标准汇流等径三通（即dΠ= dn=dc）,垂直支管的阻力系数ξc,n= -1.2203x2 + 3.0576 x-0.828（其中x=mn/mc）。接着,把三通的局部阻力引进管网的水力计算中,得出:（1）在大型管网即l / d ≥1000以上的给水管网计算中,局部损失和水头损失相比,其值相对较小,在工程计算中可以忽略不计;（2）在附件较多,或者l / d ≤1000的情况下,局部损失引起的误差就会达到20%甚至百分之几十,所以不可以忽略;（3）压力越大,局部损失对整个管网系统的影响就会越大。

论文目录:

中文摘要

英文摘要

1 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 局部阻力系数的现状描述

1.2.2 给水管网水力计算的现状描述

1.2.3 给水管网水力计算

1.3 本文研究的主要工作

2 三通管内流动的数学模型

2.1 物理模型的描述

2.2 数学模型的描述

3 三通管内流动的数值模拟

3.1 引言

3.2 排出三通管内流动的数值模拟

3.2.1 标准排出三通管内流动的数值模拟

3.2.2 标准排出三通管的局部阻力系数

3.2.3 标准排出三通管的流量分配情况

3.2.4 标准排出三通管内的流动情况

3.3 汇流三通管内流动的数值模拟

3.3.1 标准汇流三通管内流动的数值模拟

3.3.2 标准汇流三通管的局部阻力系数

3.3.3 标准汇流三通管内的流动情况

4 实验研究对比

4.1 实验原理

4.2 实验数据处理

4.3 数据结果对比

4.3.1 局部阻力系数对比

4.3.2 流量分配情况对比

4.4 结论

5 计入三通管阻力的给水管网水力分析

5.1 引言

5.2 给水管网的水力计算

5.2.1 管网方程的求解

5.2.2 管网基本方程组的解法

5.3 给水管网系统的水力计算结果分析

5.4 小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 后续研究工作的展望

致谢

参考文献

附:作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录

发布时间: 2005-11-07

参考文献

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