论文部分内容阅读
在石油化工行业中,管道系统的配置是一项繁琐且庞大的工作,而因管道失效,旦引起巨大的安全事故,无疑将会给企业的经济效益产生重大影响,因此如何避免管道失效在管道设计中具有重大的意义。T形三通大量地运用于石油化工和核电工业的管路系统中。冷热流体在三通处混合,混合过程中出现温度波动,温度波动会引起热应力,最终可能导致管子的破裂。因此研究三通冷热流混合过程具有重大的意义。本文通过对冷热流混合及湍流流动下,在不同空间上流体流动随时间变化的规律,结合T形三通处冷热流体混合后的混合情况,采用Fluent软件模拟了冷热流体混流后的温度、压力、速度等参数的变化。论文应用基于有限容积法的标准k-ε模型对三通冷热流混合过程进行了模拟研究。分析了各种混合工况下三通管内的流动结构、温度分布和压力分布。研究表明:T型三通中随着支管直径的增大,支管入射流占据主管流通面积的比例逐渐增大。并在支管入射口处顺着流向方向形成了一个较大的漩涡。主支流的介质在涡下部的狭窄通道内被加速。偏流相对于贴壁流而言,偏流的混合效果更好。T型汇流管道前有弯头存在时,在弯头处有明显的速度分层现象,导致汇流后流态不稳定。且弯头的存在会导致压力损失增大,效率降低以及在汇流后靠近交接处的热应力增大。当主支管速度比为1,管径比为3时,入射角度为45°时,混流长度最短,流型稳定得越快,对下管壁冲击较小,且在上管壁形成的压力梯度较小,因此45°是最佳的入射角。随着支管管径的增大,压力增大区域逐渐增大,压力增大区域从支管逐渐过渡到主管,而在三通脖颈下游区域压力明显减小,此处是混合后形成的一个较大漩涡。通过对T型汇流管前的弯头处流体流动模拟分析表明,在弯头处有明显的速度分层现象,导致汇流后流态不稳定。弯头的存在会导致压力损失增大,效率降低。弯头的存在将会导致管道在汇流后靠近交接处的热应力增大。