ANSYS CFD软件在仿真模拟管道局部阻力方面的应用

canyiyuan

　　1研究管道局部阻力的目的和意义
　　在实际工程中，管道常常有广泛的应用，例如被用来输送气体、液体、气液混合物、气固混合物等，管道一般长达几百甚至几千公里，管道沿线包括首站、若干中间站和未站。在管道输运的过程中，必然会有一定数量的能量损失，所以在管道设计之初，节能降耗将成为设计的关键原则，一个好的设计必然是符合国家的仿真政策、切合实际情况、技术先进、经济合理、安全使用的设计。

　　以下几组图片是管道内几种典型的局部阻力流态图：

　　设计者在设计之初需要进行工艺计算，以确定管径、选泵、泵机组数、泵站和加热站数以及沿线场站位置的最优化组合方案。并且在运行的过程中，要根据输运条件的变化，合理确定各个站点间的压力、速度和温度的变化等运行参数。为了达到上述目的，就要求设计者必须了解各站点间的工作特性和管道中热能和压力能的损失规律，尽可能的解决沿线管道内流体的能量消耗和能量供应这对主要矛盾，以达安全、经济地完成输运任务的目的。

　　管道输运过程中压力能的损耗主要包括两个方面，一是由于克服地形高差所需的位能，对同一管道，它是不随输量的变化而变化的，是个固定值;二是由于克服油品沿管道流动过程中的摩擦阻力及撞击所产生的能量损失，通常称为摩擦损失。在这两种能量损失中，其中摩阻损失是能量损失的主要因素。因而，了解摩阻损失的分析方法和计算方法有着重要意义。管道的摩阻损失包括沿程摩阻损失和局部摩阻损失两部分，沿程摩阻损失是指流体通过直管段所产生的摩阻损失;局部摩阻损失是指流体通过各种阀件和管件时所产生的摩阻损失，也就是流体流经突变截面时流速的大小和方向均发生剧烈变化而引起的能量损失。管道摩阻损失计算的关键则在于沿程阻力系数和局部阻力系数的确定。

　　2ANSYS CFD在管道内局部摩阻仿真模拟中的应用

　　(1)通过数值模拟计算，得出圆突扩管流场中局部阻力系数随雷诺数的变化关系曲线




　　(2)通过数值模拟计算，得出了在T型三通管道内，在水平进水管保持恒定的情况下，竖直进水管的管径对在岔道处的局部损失有较大的影响，即在一定的范围内，随着竖直管管径的增大，局部损失增大




　　(3)通过数值模拟计算，得出了90°弯管流场中局部摩阻系数随雷诺数的变化关系曲线，修正了不同雷诺数下的局部摩阻系数的经验值。



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