彎管導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和數(shù)值模擬研究.pdf

1、彎管在工農(nóng)業(yè)裝備中應(yīng)用廣泛，對彎管導(dǎo)流結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，有利于更好的認(rèn)識和應(yīng)用彎管結(jié)構(gòu)，保證彎管在工農(nóng)業(yè)裝備中的安全應(yīng)用。
　　總結(jié)了兩端鉸支輸流直管、懸臂輸流直管和圓弧形輸流曲管的理論模型，用微元平衡法推導(dǎo)了各自的運(yùn)動微分方程，用Galerkin法對兩端鉸支輸流直管和懸臂輸流直管的運(yùn)動微分方程進(jìn)行離散，推導(dǎo)了懸臂輸流直管和懸臂輸流曲管運(yùn)動微分方程的微分求積法格式。
　　用Fluent軟件中的RNGk-ε模型計(jì)算模擬了原始彎管內(nèi)

2、的壓強(qiáng)和流場分布，初步認(rèn)識了彎管內(nèi)流動的不規(guī)則性。為改善彎管內(nèi)因流體不規(guī)則流動造成的管道振動，提高管道工作的可靠性，按照等比例分布原則分別在管道內(nèi)部安裝單片導(dǎo)流器、兩片導(dǎo)流器和三片導(dǎo)流器，計(jì)算模擬了上述各種情況下的流場特性，通過對比分析認(rèn)為在彎管內(nèi)特定位置安裝三片導(dǎo)流器（Fluid-1124方案）能有效改善流體流動的不規(guī)則性?；诘缺壤植挤桨傅膬?yōu)化結(jié)果，考慮黃金分割比例分布兩片和三片導(dǎo)流器的情況，計(jì)算結(jié)果顯示按黃金分割比例安裝兩片導(dǎo)流

3、器（Fluid-nn方案）能更好的改善彎管內(nèi)的最大流速、最大壓強(qiáng)和壓差及其分布狀況。為進(jìn)一步優(yōu)化導(dǎo)流器的結(jié)構(gòu)和位置，對導(dǎo)流器進(jìn)行局部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括平移導(dǎo)流器、改變導(dǎo)流器弧度、設(shè)計(jì)不完全導(dǎo)流器和延長導(dǎo)流器，在Fluid-nn方案的基礎(chǔ)上計(jì)算表明，平移導(dǎo)流器、改變導(dǎo)流器弧度和設(shè)計(jì)不完全導(dǎo)流器都不能明顯的優(yōu)化流體流動特性，將第二片導(dǎo)流器在出口段方向延長15mm（Fluid-215方案）能夠進(jìn)一步改善流場特性，消除了出口段的低速區(qū)，避免了二次流

4、和回流。
　　彎管在流體作用下的情形是典型的流固耦合（Fluid-StructureInteraction）問題，為了真實(shí)的反應(yīng)彎管和流場的特性，采用Fluent和Abaqus軟件對原始彎管和優(yōu)化后的Fluid-215方案進(jìn)行流固耦合計(jì)算，結(jié)果顯示流固耦合計(jì)算的流場和使用Fluent計(jì)算的流場相似，將內(nèi)側(cè)導(dǎo)流器厚度設(shè)計(jì)為1mm形成Pipe-e方案，彎管和導(dǎo)流器能夠滿足強(qiáng)度和剛度要求并且受力狀況有所改善。通過對彎管導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬