流量波动条件下阻力特性实验研究

论文摘要

目前,计算管内流动摩阻系数的经验公式都是在稳态条件下得到的,而流体的流动很多时候是不稳定的,如船舶在海洋中航行会受到海洋条件的影响,船上管路内的流动有时会出现周期性波动。因此有必要对当前公式在流量波动条件下的适用性进行研究。本文针对流量波动条件下的流动阻力特性进行了理论分析和实验研究。理论研究主要是分析了流量波动条件下,压差和流量曲线之间的相位差,分析推导出了流量波动条件下,摩阻系数的计算公式。实验研究工作主要是以水为工质,在常温、常压下,对强迫循环流量周期性波动情况下的流动阻力特性进行了实验研究。实验中采用变频器控制泵的转速的方法制造出流量的周期性波动,使用计算机实时采集试验段流量和压降信号,研究流动阻力的变化规律。实验结果表明:流量波动条件下的摩阻系数要大于稳态条件下的摩阻系数。在相同的工况下,流量波动的振幅和平均流量都对阻力特性有影响,流量波动的振幅增大,摩阻系数逐渐增大;摩阻系数随着平均流量的增加而减小。加速度的变化是流量波动状态下摩阻系数变化的直接原因,正向的加速度有使摩阻系数变大的趋势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 流动阻力特性研究发展
• 1.3 流体在直管中的流动阻力计算
• 1.3.1 阻力的表现形式
• 1.3.2 直管阻力的通式
• 1.3.3 层流时的摩擦系数
• 1.3.4 湍流时的摩擦系数
• 1.3.5 非圆形管道的流动阻力
• 1.4 本论文的主要研究内容
• 第2章 实验装置和方案
• 2.1 实验装置
• 2.1.1 水箱
• 2.1.2 离心泵
• 2.1.3 LDY型电磁流量计
• 2.1.4 远传差压电容式变送器
• 2.1.5 试验段
• 2.1.6 变频器
• 2.1.7 其他辅助设备
• 2.2 实验方案
• 2.2.1 实验内容
• 2.2.2 实验步骤及注意事项
• 2.2.3 实验参数的测量
• 2.2.4 测量仪器的标定
• 2.3 实验系统的验证
• 2.4 本章小结
• 第3章 实验现象和理论分析
• 3.1 实验现象与分析方法
• 3.1.1 实验现象
• 3.1.2 压差与流量波动曲线的相位差
• 3.1.3 相位差的分析方法
• 3.2 理论分析
• 3.2.1 层流条件下的相位差理论分析
• 3.2.2 流量周期性变化条件下阻力特性理论分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 实验数据处理及分析
• 4.1 数据处理方法
• 4.2 速度压降的影响因素
• 4.3 流量波动振幅对阻力特性的影响
• 4.4 流量波动周期对阻力特性的影响
• 4.5 流量波动平均流量对阻力特性的影响
• 4.6 速度变化对阻力特性的影响
• 4.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢