三相流管道輸送試驗(yàn)與數(shù)值模擬分析研究.pdf

1、本論文依托天津航道局資助的“絞吸式挖泥船加氣輸送系統(tǒng)試驗(yàn)研究”課題，主要研究挖泥船的輸泥管道中出現(xiàn)的管道阻力過(guò)大和管道容易磨損等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。挖泥船在湖泊清淤、取土固堤以及對(duì)航道進(jìn)行疏浚治理中，通過(guò)輸泥管直接將泥漿運(yùn)送到指定的排泥點(diǎn)。在作業(yè)中挖泥船通過(guò)排泥管道以固一液兩相流輸送泥漿，其不足之處是輸泥阻力大、輸運(yùn)距離短、能耗高、易堵管、管道易磨損等系列問(wèn)題，造成疏浚停工和安全事故，因此，研究挖泥船輸泥管道的管道阻力和磨損問(wèn)題具有重要的理論

2、研究意義和工程應(yīng)用價(jià)值。 輸泥管道的摩阻和腐蝕問(wèn)題受到多種因素的影響，通常主要與固一液兩相的腐蝕性、管內(nèi)壁粗糙度、管道形狀、流體的流速與流型等因素密切相關(guān)。本文是以多相流試驗(yàn)為依托，通過(guò)理論分析、彎管和噴嘴內(nèi)的流體流場(chǎng)CFD模擬來(lái)開(kāi)展挖泥船輸泥管道特性研究，主要進(jìn)行的研究工作如下：進(jìn)行管道試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、管道模擬試驗(yàn)、數(shù)據(jù)分析和機(jī)理研究；根據(jù)彎管和噴嘴特征，建立流場(chǎng)數(shù)學(xué)模型，依據(jù)流體邊界條件分析管道內(nèi)流體的流速分布、壁面剪切應(yīng)力分

3、布、壓應(yīng)力分布、相分布，研究管道阻力和沖蝕規(guī)律，找出影響管路阻力和沖蝕狀況的主導(dǎo)因素。研究中利用ANSYS軟件中FLOTRANCFD模塊對(duì)多相流的彎管處和噴嘴流體流場(chǎng)進(jìn)行建模、劃分網(wǎng)格、加載、分析后，得出了流體流經(jīng)彎管處的壓力分布圖和速度矢量分布圖，分析了流體在流經(jīng)彎管和噴嘴時(shí)速度和壓力的變化，得到造成壓力損失的主要原因是流速突然加大，因?yàn)榱黧w具有粘性，隨著速度的加大管道內(nèi)壁與流體的摩擦阻損失越大。并找到管道內(nèi)易損壞的部位是彎管的拐角處