60°T形弯头内二次流特征

摘要：

石油化工中普遍存在的T形弯头结构是诱发管路振动的重要因素,明晰弯头内流场特性,对于压力管道的长期稳定运行具有重要意义.设计并组装了模拟工业运行管路,观察段使用有机玻璃制作的60° T形弯头,采用三维粒子影像测速系统(particle image velocimetry,PIV)和压力传感器测量管路中流体的二次流特征.通过流线图和速度矢量图,对比分析不同流速下管道内涡流的分布和运移规律.结果表明,60°T形弯头中存在一对大小不等的周期性交替摆动的涡,在一个周期内出现、增加、减少和消失,具有卡曼涡街和迪恩涡旋的部分特征.这两个涡交替变化的频率随流速增加呈指数型增大,管内流体压力脉动的幅值也随流速增加而升高,但管道正面的涡流规律基本不变.采用重整化群(renormalization group,RNG)形式κ-ε湍流模型结合二次上游插值(QUICK)方法、压力-速度耦合方程(SIMPLE)模拟管道侧面二次流变化规律,模拟结果与实验数据吻合度较高.研究结果为明晰T形弯头内涡流诱发管道振动规律及预防措施优化提供了理论依据.

关键词：压力管道、T形弯头、PIV、二次流、迪恩涡

所属期刊栏目：23

分类号：O353.5(流体力学)

资助基金：国家自然科学基金;克拉玛依市-创新人才专项

在线出版日期：2023-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：9785-9793