彎管導流結構的優(yōu)化和數(shù)值模擬研究.pdf

1、彎管在工農(nóng)業(yè)裝備中應用廣泛，對彎管導流結構進行研究，有利于更好的認識和應用彎管結構，保證彎管在工農(nóng)業(yè)裝備中的安全應用。
　　總結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，用微元平衡法推導了各自的運動微分方程，用Galerkin法對兩端鉸支輸流直管和懸臂輸流直管的運動微分方程進行離散，推導了懸臂輸流直管和懸臂輸流曲管運動微分方程的微分求積法格式。
　　用Fluent軟件中的RNGk-ε模型計算模擬了原始彎管內(nèi)

2、的壓強和流場分布，初步認識了彎管內(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)部安裝單片導流器、兩片導流器和三片導流器，計算模擬了上述各種情況下的流場特性，通過對比分析認為在彎管內(nèi)特定位置安裝三片導流器（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)化結果，考慮黃金分割比例分布兩片和三片導流器的情況，計算結果顯示按黃金分割比例安裝兩片導流

3、器（Fluid-nn方案）能更好的改善彎管內(nèi)的最大流速、最大壓強和壓差及其分布狀況。為進一步優(yōu)化導流器的結構和位置，對導流器進行局部結構設計，包括平移導流器、改變導流器弧度、設計不完全導流器和延長導流器，在Fluid-nn方案的基礎上計算表明，平移導流器、改變導流器弧度和設計不完全導流器都不能明顯的優(yōu)化流體流動特性，將第二片導流器在出口段方向延長15mm（Fluid-215方案）能夠進一步改善流場特性，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，為了真實的反應彎管和流場的特性，采用Fluent和Abaqus軟件對原始彎管和優(yōu)化后的Fluid-215方案進行流固耦合計算，結果顯示流固耦合計算的流場和使用Fluent計算的流場相似，將內(nèi)側導流器厚度設計為1mm形成Pipe-e方案，彎管和導流器能夠滿足強度和剛度要求并且受力狀況有所改善。通過對彎管導流結構的數(shù)值模擬