上游弯管对T型管道内流体流动和传热的影响研究
在实际生产过程装备中管道系统扮演了十分重要的角色，而弯管和T型管是管路运输系统中最常见的形式。弯管在管路系统可以改变流体的流动方向，节省占用空间，但是弯曲管道内的流场在诸多因素的影响下而非常复杂，流体在管中容易产生二次涡流，这会给流体带来能量损失，增大流体流动局部流动阻力。
在管线系统中T型三通管道起着优化管路和连接管道的作用，当低温流体和高温流体在T型三通管道中掺混时，会发生热波动（热振荡）现象，管道因近壁面处的热振荡容易产生热应力，进而引起管道热疲劳形成疲劳裂纹。实际工业生产中由热疲劳而产生的管道失效和泄漏等安全事故时有发生，因此研究人员高度重视T型三通管道内因热振荡而造成的失效问题。
虽然T型管道通常被考虑为单一结构，混合管通常会和复杂管道系统中其他部分连接（如核工业中的Phenix反应堆实际操作管道）——其中的一个部件就是90°的弯管，通常在T型管道的上游并对混合机制有强烈的影响。
本文通过对上游有90°弯管的T型三通管道内流体掺混时的流动和热波动现象进行数值模拟计算，应用大涡模拟(LargeEddySimulation-LES)湍流模型，提取温度、速度等数据。并把数值计算结果与文献实验结果比较分析，具有良好的吻合，证明了大涡模拟方法具有一定的可行性和经济性。
通过对不同曲率比Cr，不同轴向距离L的T型三通管道内流体掺混过程进行大涡模拟数值计算，分析了曲率比Cr和轴向距离L对流体混合过程的流动和热波动的影响规律，得出曲率比越大，混合区的温度波动和速度波动减小;轴向距离增大，温度波动和速度波动相应降低。
弯管;T型三通管;数值模拟;混合过程
北京化工大学
硕士
化工过程机械
卢涛
2012
中文
TK124
78
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）