【摘 要】
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为了探究近距离组合形变件的水力特性,本文选择组合双弯管、弯管和三通近距离组合件为研究对象,采用试验和数值模拟相结合的方法,通过设置不同工况（流速、相对间距、弯径比、分流比、管径等）,对近距离组合形变件进行了研究,得到阻力损失系数随各影响因素的变化规律,揭示近距离组合弯管的局部阻力相邻影响现象,并且研究不同形变件近距离组合时的阻力特性和流场变化。具体研究内容分为以下几个方面:（1）以“Z”型组合弯管
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为了探究近距离组合形变件的水力特性,本文选择组合双弯管、弯管和三通近距离组合件为研究对象,采用试验和数值模拟相结合的方法,通过设置不同工况（流速、相对间距、弯径比、分流比、管径等）,对近距离组合形变件进行了研究,得到阻力损失系数随各影响因素的变化规律,揭示近距离组合弯管的局部阻力相邻影响现象,并且研究不同形变件近距离组合时的阻力特性和流场变化。具体研究内容分为以下几个方面:（1）以“Z”型组合弯管为研究对象进行试验研究,得到局部阻力系数随雷诺数和组合间距的变化规律,再运用数值模拟进行研究,对比试验和模拟结果,验证了数值模拟结果的可靠性,优化了数学模型和参数;（2）通过分析组合弯管在不同相对间距下的流场特性,得到了流速分布、流线和压力分布变化,结果表明在不同间距下上游弯管中的流场变化基本一致;而下游弯管中流速分布、流线及压力分布受上游弯管出口的影响,随着相对间距的增大,影响程度逐渐减小。组合弯管的局部阻力系数随着雷诺数的增大而减小,随相对间距的增大呈先下降后又逐渐增大最后趋于平缓的趋势,随着弯径比的增大而减小。相邻影响系数随着雷诺数的增大而缓慢增大,相对间距为1时相邻影响系数C在1附近,相对间距为2和4时相邻影响系数小于1,进口流速总体上对组合弯管的相邻影响较小。相邻影响系数在相对间距为4左右时出现最小值,说明此时相互影响作用最明显;相邻影响系数随弯径比的变化也出现最小值,根据上述结果在实际工程中选用弯径比为1到2之间的弯管较为合适;（3）研究了弯管和三通组合件的阻力特性,结果表明:水流湍流强度随着进口流速的增大先不断减小后趋于稳定;综合阻力系数ζ01和ζ02在雷诺数小于10~5时有些许的变化,ζ01随雷诺数的增大缓慢减小;当雷诺数10~5后,ζ01和ζ02不随雷诺数变化,此时水流进入类似圆管沿程阻力系数的阻力平方区。ζ01随着分流比的增大不断增大,ζ02随分流比的增加先减小后逐渐增大;弯径比和管径对综合阻力系数ζ01和ζ02的影响不大;（4）通过分析组合件的流场变化,得到压力分布、流速和流线图,可以看出在弯管处出现压力梯度,外壁出现高压区,内壁出现低压区。在三通管处,随着分流比的增大,进入侧管的流量不断增大,水流偏转角度增大,侧管压力不断减小,直管的压力不断增大;直管段的压力随着弯径比增大而增大,随管径增大而增大;侧管出口压力随管径的增大在水流方向产生分层,压力值逐渐增大。水流进入弯管时S1截面产生了流速梯度,内壁出现高速区,外壁出现低速区。进入侧管后在S2截面呈现较大的流速梯度,中间出现低流速区,下侧出现高流速区;随着弯径比的增大,高流速区范围逐渐扩大;侧管形成漩涡,随着流速的增大,漩涡范围逐渐增大且向后侧延伸;随着分流比的增大,漩涡逐渐缩小。主管—直管的阻力损失主要是直管的流速梯度变化引起;主管—侧管的阻力损失主要是水流方向的改变和离心力产生的流速变化损失。
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