第54卷第6期 2018年6月
甘肃水利水电技术
AONELAEORONRA N SERON AE ASE
DOI: 10.19645/j.issn20950144.2018.06.008
弯管阻力损失及流场特性数值模拟
魏周杨
（兰州市水电勘测设计院，甘肃兰州
H730000）
Vol.54,No.6 Jun.,2018
摘要：为了探讨弯管的阻力损失规律及流场特性，基于标准k=e满流模型及其SIMPLE解法，对DN75、弯曲率径R= 200mm的90°弯管逆行了数值计算，结果表明：害管的阻力系数随雷诺数的增大先减小后趋于稳定，在Re>1.2x10启进入阻力平方区；通过害管的压力降幅很大，可达74.1%，造成很大的水头损失；水流在转害断面的压力分布和流速分布很不均匀，在外管壁处压力增大、流速降低，在内管壁处压力降低、流速增大，经过转后压力和流速梯度逐渐减小，分市逐渐均匀。
关键调：弯管；阻力系数；数值模报
中图分类号：TV134.2
文献标志码：A
文章编号：2095-0144(2018)06-003403
1前言
弯管广泛应用于各种流体输送系统中，通过弯管可改变水流运动方向。当水流经过弯管时其流场非常复杂，在转弯处由于离心力的作用使水流脱离边界，水流质点发生剧烈的掺混、碰撞，往往伴随着旋涡、二次流的产生，因此弯管的研究得到许多学者的重视。樊洪明等采用大涡模拟的方法对三维空间的弯管进行了数值计算。丁钰等对90°弯管内瑞流流动进行了数值模拟，表明流场的计算结果与实验数据吻合的较好。王金娥等对90°弯管内的流体进行了仿真计算，并对结果进行了分析。潘忠兴等对 90°弯管内湍流流动进行了数值模拟实验，表明弯管内流体旋转产生的离心力导致压力分布的变化，由于弯管流场的复杂性，其流场的分布及变化规律仍需研究，作者对DN75、弯曲半径R=200mm的 90°弯管进行数值模拟研究，探讨阻力系数及流场
特性的变化，为管路的优化设计提供参考。 2数值模型的建立
2.1数值模型控制方程
对于不可压缩的流体运动，其运动规律可由连续性方程和Navier-Stokes方程等构成，在直角坐标坐标系中的表达式如下。
连续性方程：
meaene
0
2e,e,xe
Navier-Stokes方程：收稿日期：201805-17
(1)
yo+n△nt de-=(and)-A+(md)e e
xe
(p)+ (puU)=--+Vf,
ay
a()+(p0)=-+Vp. at
az
(2)(3)(4)
式中：U为流体流速（m/s);u、、w为流速在x、yz三个坐标轴的分量（m/s）:u为动力黏度系数(Pas）;f J为质量力的分量，当质量力只有重力时ff， f=-g。在瑞流模型中，本文选用标准k-流模型，其满动能及耗散率输运方程为：
[u+,ak
a(pk)a(pku,)_a
J+G,+G,-p8
at
ax;
xe,o
ax:
"s+*-
a(pe)a(peu) at
ax;
e ixe
g
(G++CyG)-CP
+S
(5) ae J+cua
[(u+
k
xe
G
(6)
式中冶为端流黏性系数：G、G,为分别为平均速度梯度和浮力作用引起的紊流端动能；Y为脉动扩张引起的动能耗散率;C1.、C2。、Cs、、O，为为常数；
S、S,为用户定义的源项。 2.2几何模型与网格划分
弯管几何模型及网格划分如图1所示。弯管型号为DN75，内径为67.8mm，弯曲半径R=200mm。为了减小转弯处对上下游水流的影响，取压孔分别
作者简介：魏周杨（1982-），男，甘第皋兰人，工程师，学士，主要从事水利工程设计，E-mail：184733716@qq-com。
·34 · 万方数据