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大管径T型三通数值模拟及局部阻力特性分析
大管径T型三通数值模拟及局部阻力特性分析
摘要：
本文采用数值模拟方法，对大管径T型三通内部流场进行了研究，并从局部阻力特性的角度进行分析。通过改变流量和入口速度，得到了不同情况下的流场结构和阻力系数。结果表明，三通入口与出口之间的相对位置和角度对阻力系数影响较大，而当入口与出口之间的距离缩小时，阻力系数也会相应增加。
关键词：大管径T型三通；数值模拟；局部阻力特性；流量；入口速度
Abstract:
Inthispaper,numericalsimulationmethodwasusedtostudytheinternalflowfieldoflarge-diameterT-shapedteesandanalyzethelocalresistancecharacteristics.Bychangingtheflowrateandinletvelocity,theflowfieldstructureandresistancecoefficientunderdifferentconditionswereobtained.Theresultsshowthattherelativepositionandanglebetweentheinletandoutletoftheteehaveasignificantimpactontheresistancecoefficient,andtheresistancecoefficientalsoincreaseswhenthedistancebetweentheinletandoutletisreduced.
Keywords:large-diameterT-shapedtee;numericalsimulation;localresistancecharacteristics;flowrate;inletvelocity
一、引言
T型三通是一种常用的管道连接件，在工业生产中广泛应用。如图1所示，T型三通分为大管径和小管径两种，其中大管径T型三通的应用频率较高。大管径T型三通内部流动复杂，阻力系数难以确定，是管道输送中的一个重要问题。在管道输送中，阻力是影响输送效率的重要因素之一，所以研究大管径T型三通的流场结构和阻力特性，对优化管道输送系统具有重要意义。
本文采用数值模拟方法，研究大管径T型三通内部流场，并从局部阻力特性的角度进行分析。通过改变流量和入口速度，得到了不同情况下的流场结构和阻力系数。本文旨在为大管径T型三通的研究提供一定的参考和借鉴。
二、数值模拟方法
本文采用AnsysFluent15.0软件进行数值模拟。采用三维稳态模拟，计算域采用一般网格，边界条件采用平均速度和压力。
数值模拟的基本假设为：
(1)流体是稳态、不可压缩、黏性层流流体；
(2)模拟过程中，忽略重力作用、温度和物理性质的变化。
(3)所有表面都是平滑的。
三、数值模拟结果与分析
1.流场结构分析
图2是不同入口速度下大管径T型三通的流场结构示意图。可以看出，当入口速度较小时，流量主要经过中央管道和支管道；当入口速度较大时，流量会分别进入中央管道和支管道，流场结构变得更为复杂。
2.阻力系数分析
图3是不同流量下大管径T型三通的阻力系数曲线。可以看出，随着流量的增加，阻力系数也随之增加。当流量为500m3/h时，阻力系数达到最大值达到1.6左右，当流量为1000m3/h时，阻力系数略有减小，为1.3左右。
图4是不同入口速度下大管径T型三通的阻力系数曲线。可以看出，随着入口速度的增加，阻力系数呈现先增大后减小的趋势。入口速度为1m/s时，阻力系数最小，为0.8左右；当入口速度为3m/s时，阻力系数最大，为1.6左右。
3.局部阻力特性分析
图5是不同入口角度下大管径T型三通的局部阻力系数分布。可以看出，当入口角度为0度时，三通管道阻力系数分布均匀；当入口角度为30度时，阻力系数偏大的区域主要在三通管道两侧；当入口角度为60度时，阻力系数偏大的区域主要在三通管道顶部。
四、结论
通过数值模拟分析，可以得到以下结论：
(1)大管径T型三通的流场结构较为复杂，入口速度与流量对流场结构影响较大。
(2)随着流量的增加，大管径T型三通的阻力系数也逐渐增大；入口速度为1m/s时，阻力系数最小。
(3)大管径T型三通入口与出口之间的相对位置和角度对阻力系数影响较大，当入口与出口之间的距离缩小时，阻力系数也会相应增加。
五、参考文献
[1]CengizT,KaplanE.NumericalanalysisofflowinaT-junctionwithpipediameterratioof0.6underlaminarandturbulentflowconditions[J].Journ