方形弯管内部流场PIV试验

流动

第33卷第5期Vol．33No．5水利水电科技进展

AdvancesinScienceandTechnologyofWaterResources2013年9月Sep．2013

DOI：10．3880/j．issn．1006-7647．2013．05．007

90°方形弯管内部流场PIV试验

1

马皓晨，代

2

翠，董

22

亮，吴贤芳

（1．江苏大学机械工程学院，江苏镇江212013；2．江苏大学流体机械工程技术研究中心，江苏镇江212013）

摘要:为了揭示不同进口流速情况下90°方形弯管内部流动特征，在构建90°方形弯管专用PIV试

验台的基础之上，对弯管内不同断面以及不同半径上的流速分布情况进行了PIV测试试验。试验结果表明:采用PIV技术能较好地获得弯管内部流动情况;流体未进入弯曲段时，各断面流速分布变化不大;而进入弯曲段后，由于受到弯管壁的约束形成旋转流动，弯管内侧流速增大，外侧流速降低;当转过60°位置后，弯管内侧流速降低，外侧流速增加;到达90°位置后，各断面的流速基本趋于

60°处流速达到最大值;一致。不同半径处的流速分布不相同，弯管内侧流速较大，外侧较小，在50°、弯管不同的进口流速对于速度峰值的位置有一定的影响，而对于弯管内其他的流动情况影响较小。

关键词:90°方形弯管;粒子图像测试;流场分析;双叶片泵中图分类号：TV131．4

文献标志码：A

7647（2013）05-0031-04文章编号：1006-PIVexperimentofinnerflowfieldin90°bendingductswithsquaresection//MAHaochen1，DAICui2，DONG

Liang2，WUXianfang2（1．SchoolofMechanicalEngineering，JiangsuUniversity，Zhenjiang212013，China；2．Research

JiangsuUniversity，Zhenjiang212013，China）CenterofFluidMachineryEngineeringandTechnology，

Abstract：Inordertorevealtheinternalflowcharacteristicsofa90°bendingductwithsquaresectionatdifferentinletvelocities，PIVmeasurementsofvelocitydistributionwerecarriedoutforbendingductsatdifferentsectionsandradii．TheexperimentalresultssuggestthattheflowbehaviorwithinabendingductcanbemeasuredbyPIV．Velocityprofilesvarylittlebeforethefluidenteringthebendingsection．Rotatingflowformsduetotherestraintofthebendingwallwhenthefluidentersthebendingsection，resultinginavelocityincreaseattheinnerwallofthebendingductandavelocitydecreaseattheouterwallofthebendingduct．Onthecontrary，thevelocitydecreasesattheinnerwallofthebendingductandincreasesattheouterwallofthebendingductwhenthefluidpassesthrough60°．Flowvelocitytendstobeuniformwhenthefluidpassesthrough90°．Velocityprofilewasdifferentwithdifferentradiusandthevelocityneartheinnerwallishigherthanthatneartheouterwall．Maximumvelocityoccursat50°and60°，anditslocationisfoundtobedependentontheinletvelocitiesandindependentonotherflowcharacteristicsinthebendingduct．

Keywords：90°bendingductwithsquaresection；particleimagevelocimetry；flowanalysis；double-bladecentrifugalpump

在石油、化工、水利等领域中，常用弯管来实现流体的输运以及热量和质量的传递。弯管内流体的流动受到诸多因素的影响，尤其是在来流速度变化时，弯管内的流场呈现出十分复杂的流动特性，如在管壁附近形成分离区，管道横截面上产生二次流动，这些现象不仅造成流体总压和能量损失而导致热量、质量交换效率降低，而且还会产生较大的流动噪声，所有这些流动现象都会造成管内流体能量的损失，因而对水力机械过流部件的效率有着重要影响，

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。故弯管内的流体流动一直受到研究者的关注

Kliafas等［7］应用非接触激光测量方法对90°方

竖直到水平段内的流动情况。徐俊等利用激光多普勒测速仪（LDV）测量了180°矩形弯管的流场，获得了流场的时均流速、湍流强度等数据，给出了180°矩形弯管时均切向流速、时均轴向流速和湍流强度沿周向和轴向的分布曲线。杜彩虹等利用智能型五孔球探针测量了180°矩形弯管的流场，同时利用FLUENT流体计算软件，采用Realizablek-ε湍流模型对弯管的流场进行了数值模拟，并重点考察了切向速度和压力的变化。赵懿等采用二维激光多普勒测速仪和五孔探针测得4片90°弯管Z形组合在不同弯管间距下水流特征断面上的三维流场、压力分布以及紊动特性的沿程变化等，并探讨

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形弯管内流场进行了研究，测量了90°方形管道从

基金项目：国家自然科学基金（51179075）；江苏省工业科技支撑计划（BE2012131）；江苏省研究生创新计划（CXZZ12_0680）；江苏大学高级人才启动基金（12JDG082）

mail：mahaochen@gmail．com作者简介：马皓晨（1975—），女，江苏海安人，讲师，硕士，主要从事泵内流测试研究。E-2013，33(5)水利水电科技进展，

Tel:025-83786335

E-mail:jz@hhu．edu．cn

doc.guandang.net．hhu．edu．cn

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