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筒装料管道水力输送平直管段轴向流速研究

作　者: 许飞
导　师: 孙西欢
学　校: 太原理工大学
专　业: 水力学及河流动力学
关键词: 管道车轴向流速数值模拟
分类号: TV134
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 28次
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内容摘要

随着社会的发展进步,人们对生存环境的质量日趋重视,节能减排等措施也被提上日程。作为温室气体排放大户的物流运输领域,更应该以身作则,改革创新,落实贯彻低碳环保理念,而筒装料管道水力输送正是这样一种符合低碳环保理念的,无污染零排放的新型物料运输方式。因此,对其进行研究具有深远的社会和生态意义,而轴向流速的动态变化对物料的安全运输非常重要,所以本文着重对筒装料管道水力输送平直管段的轴向流速进行研究,为这种新型物料运输方式的研究进展提供一定的理论依据。本论文结合国家自然科学基金课题“筒装料管道水力输送的水力特性研究”(50579044),采用模型试验、理论分析与数值模拟的技术路线对筒装料管道水力输送平直管段的轴向流速进行研究,具体研究内容与成果如下：1.管道车在管道中运行时对轴向流速的影响是局部的,且有时限性,会随着时间的推移逐渐减弱。2.各个试验工况下的管道水流流速分布都呈现出中心高,管壁处低的规律,符合紊流对数分布。3.不同型号的管道车运行到管段的相同位置时,对于直径较大的管道车,其造成的管道内水流流速等值线分布较密集,流速梯度较大；而对直径较小的管道车,其运行过程中对水流的影响为：流速等值线分布较稀疏,流速梯度较小,同时在管壁附近一定区域内出现较大流速。4.同一型号的管道车运行到不同位置时,就流速梯度的大小来看,管道车在测量断面下游车后起始处时,该测试断面的流速梯度最大,管道车运行到测量断面下游管段中间点时次之,管道车运行到管道出口处和在测试断面上游时,断面的流速梯度大小相近,为最小。从断面流速分布的最大值来看,管道车运行到测量断面下游车后起始处时最大,运行到其余位置时较小,且无明显规律。5.在不同的流量条件下,管道车运行到不同位置时在同一断面的流速等值线分布特点为：在低流量条件下,管道内水流的流速较低,流速的断面等值线分布较稀疏,流速梯度较小,漩涡比较多；在高流量条件下,管道内水流的流速较高,流速的断面等值线分布较密集,流速梯度较大,漩涡较少。6.同一型号管道车运行过程中,平弯管段出口测量断面的流速等值线分布有较大幅度的偏心情况,且有较多的漩涡,紊流特性明显要比直管段的测量断面要强。本文的研究成果对进一步研究筒装料管道水力输送技术具有重要的参考价值,同时为合理设计筒装料管道水力输送技术并为该技术的推广应用提供理论依据。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-13
第一章绪论  13-23
  1.1 课题的研究背景  13-14
  1.2 管道水力输送研究  14-19
    1.2.1 浆体管道水力输送  14-17
    1.2.2 型料管道水力输送  17-18
    1.2.3 筒装料管道水力输送  18-19
  1.3 圆柱绕流的研究进展  19-21
  1.4 本文的研究内容与方法  21-23
第二章筒装料管道水力输送试验系统  23-31
  2.1 管道车设计  23-24
  2.2 试验系统与装置  24-26
    2.2.1 动力与流量调节系统  24
    2.2.2 管道车投放与接收装置  24-25
    2.2.3 试验管道系统  25-26
    2.2.4 流速测量系统  26
  2.3 测试仪器  26-28
  2.4 测点布置  28-29
  2.5 测试流程  29-30
  2.6 试验方案  30-31
第三章筒装料管道水力输送平直管段轴向流速研究  31-49
  3.1 筒装料管道车受力分析  31-32
  3.2 数据处理与分析  32-49
    3.2.1 典型数据处理  33-38
    3.2.2 不同型号管道车运行到同一断面时的轴向流速变化规律  38-41
    3.2.3 同一型号管道车运行到不同位置时在同一断面的轴向流速变化规律  41-44
    3.2.4 同一型号管道车在不同的流量条件下同一断面的轴向流速变化规律  44-46
    3.2.5 同一型号管道车运行过程中不同断面的轴向流速变化规律  46-49
第四章筒装料管道水力输送轴向流速数值模拟  49-59
  4.1 控制方程  49-50
  4.2 定解条件  50
  4.3 模型建立  50-51
  4.4 网格划分  51-52
  4.5 模型求解结果  52-57
    4.5.1 一维模拟结果  52-54
    4.5.2 二维模拟结果  54-57
  4.6 模型验证  57-59
第五章结论、建议和展望  59-61
  5.1 结论  59-60
  5.2 建议和展望  60-61
参考文献  61-67
致谢  67-69
攻读硕士期间的主要研究工作  69
  1.攻读硕士期间参加的科研及工程项目  69
  2.攻读硕士期间发表的论文  69

筒装料管道水力输送平直管段轴向流速研究

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