随着社会的发展,传统运输方式因其工作效率低、资源消耗大、环境污染严重等一系列问题,已逐渐不能满足人们的生产生活需要。为解决传统运输方式存在的缺陷和不足,发展高效、环保、节能的运输方式已然成为未来运输方式发展的一种趋势。基于上述原因,提出了一种新型的管道运输方式——筒装料管道水力输送,作为对传统运输方式的完善和补充。本文结合国家自然科学基金项目“管道缝隙螺旋流水力特性研究(51109155)”、“管道列车水力输送能耗研究(51179116)”和山西省自然科学基金项目“筒装料管道水力输送下的同心环状缝隙螺旋流水力特性研究(2015011067)”。对不同流量条件下不运动管道车的受力特性及管内环隙流的流速特性进行了试验研究,分析了管道车在不运动时的动力学机理,得出如下结论:(1)同一工况下,随着流量的增加,管道车各断面环隙流轴向速度呈现出逐渐增大的变化趋势。而环隙流轴向速度沿环隙中心位置向两端呈现出减小的变化趋势。且车后断面处的轴向速度变化最为激烈。随着流量的增大,流速梯度也增大。(2)同一工况下,随着流量的增大,管道车环隙流径向、周向速度呈现出逐渐增大的变化趋势,只是增大的幅度不同。径向速度分布呈现出由缝隙中间位置向两端减小的变化趋势,且最大值偏离缝隙中心位置。径向速度方向为沿半径指向或背离圆心方向,而周向速度方向为沿圆周切线呈逆时针或顺时针方向。(3)同一流量工况下,随着管道车车身长度的增加,环隙流轴向、径向和周向速度均呈现出逐渐减小的变化趋势,且轴向速度变化波动较小。随着流量的增大,环状缝隙流轴向、径向和周向速度呈现出逐渐增大的变化趋势。而在不同流量下,管道车车后断面的环隙流轴向、径向、周向速度均达到最大。(4)同一工况下,随着流量的增加,同一横断面处管道车车身壁面处轴向和周向切应力呈现出逐渐增大的变化趋势,只是增大的幅度不同。相同流量条件下,各测点轴向和周向切应力的变化波动较小,不同测点间轴向和周向切应力的变化波动剧烈,且车后断面处的轴向切应力变化最为剧烈,而以支撑体为中心的两侧轴向切应力分布相似。(5)同一工况下,随着流量的增加,同一纵断面处管道车车身壁面轴向和周向切应力呈现出逐渐增大的变化趋势,只是增大的幅度不同。而支撑体存在处的纵断面轴向和周向切应力变化较为剧烈。管道车车身中部轴向和周向切应力的分布较为稳定。沿水流方向,在管道车车身长度为120mm处轴向切应力值达到最大。相对称的两纵断面轴向切应力分布并不相同,而同一断面的最大轴向和周向切应力并不一定出现在同一位置。(6)管道车车前、车后断面切应力变化波动较大,而车中断面切应力分布较为均匀。切应力与纵断面轴线夹角较小,使得切应力的轴向分量值较周向分量大。且轴向分量方向为沿水流方向,而周向分量的方向则为沿圆周切线呈逆时针和顺时针两个方向。本文的研究成果不仅丰富了管道车壁面切应力分布变化理论以及静边界环隙流流速分布理论,而且为筒装料管道车水力输送技术的推广应用提供了一定的理论指导。