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带着对科学存有怀疑的态度,我对伯努利方程产生了质疑,于是便自己总结了一些理论与其相对比。流体在未受到外力作用的情况下是相对静止的,压力为常量。称为静压力。当流体要流动时,必须受到外力的作用。这个外力只能是大于常量压力的压力,称为动压力,或小于常量压力的吸力,称为动吸力。流体不论是静止还是流动,静压力保持不变。当静止的流体一面受到大于常压的压力时,流体开始向另一面流动,在不受到任何阻力的情况下,始终向一个方向流动。当前方受到阻力时,流体向四周扩散,扩散的速度受压阻比影响,压力不变,阻力越大扩散越快,阻力越小扩散越慢。阻力不变,压力越大扩散越慢,压力越小扩散越快。流体受到的压力称为总动压力,它的力一部分压缩流体,一部分摩擦损耗,其余的推动流体流动,各部分的力的总和等于总动压力,称为动量守恒。总动压力加上静压力称为流体流动时的总压力。当静止的流体受到小于常压的吸力时,流体开始向吸力方向流动。在无任何阻挡的情况下,吸力向前方的各个角度作用,并逐步扩大吸力范围,使无阻挡的各处流体流向吸力。流体流动的速度与流体的运动横截面积和吸力大小相联系。吸力不变,横截面积越大流速越慢,横截面积越小流速越快。横截面积不变,吸力越大流速越快,吸力越小流速越慢。流体受到的吸力称为总动吸力,它的一部分稀薄流体,一部分摩擦损耗,其余的吸动流体流动,各部分的力的总和等于总动吸力,称为动量守恒。静压力减去总动吸力等于流体流动时的总压力。管道中的流体在受到压力做定常流动时,流体的动压力,流速,单位时间内的流量,管道的横截面积,流体扩散的速度之间的关系。1.流体在受到压力做定常流动时,同一管道内的各横截面流量相同。2.压力一定,流速一定,横截面积越大流量越大,横截面积一定,压力越大流量越大,流速越大。3.压力一定,流量一定,横截面积越大,流速越慢,横截面积越小流速越快。4.流体流经最小横截面以前,各处压力基本相同。流经最小横截面以后,压力减小,减小的比例为此最小横截面与下一最小横截面的比。此最小横截面与下一最小横截面之间的各处压力基本相同。5.压力一定,流速一定,流量越大流体扩散越快,压力一定,流量一定,流速越快扩散越慢。流体受到吸力时,各量的关系。1.流体在受到吸力做定常流动时,各横截面处流量相同。2.吸力一定,流量一定,横截面积越大流速越小。横截面积越小流速越大。3.吸力一定,流速一定,横截面积越大,流量越大。水流自上而下自然流动时,是一种吸力做功,吸力的做功点是随处而在。当水流的方向受到阻挡时,阻挡面以上的吸力便转变为压力。由此看来,流体的流速大小并不能决定压力的大小,更不能起到吸引其它物体的作用。因此,升力的形成并不是流速差引起的,而是另一种力的作用。这种作用是流体流经弧形表面时,做绕弧运动,从而产生了离心力,流体受离心力作用向外运动产生吸力做功,并从而形成了升力。流体做绕弧运动的原因是流体在翼片前端受阻向上压缩,过凸点后向下逐步扩散便顺着弧行面流动。空气的离心力究竟有多大呢,用扇子扇一下就知道了。当扇子直线运动时,没有离心力,感觉气流很小,当扇子弧形扇动时,气流受到离心力作用向外流动,会感觉到气流很强。我只是业余科学爱好者,由于时间关系,有许多细节没有讲清楚,以后有时间在补充。希望能有科学爱好者能对此进行实际验证。
0.前言调节阀是一种起控制作用的阀门,由控制机构和增减流量的阀体够成。调节阀一般情况下为直通式的,分为2种:单座式和双座式调节阀,双座式的最大流通量大,在运行过程做更为稳定,故所能使用的场合更多。如今,在流体机械和工程领域,调节阀在诸多问题中起到重要作用。调节阀的基本工作原理是:通过感知动作信号,然后更具信号做出相应动作,即机械位移(如直线、转角等),由此改变阀门开度,达到控制相关参数的目的。现今我国对调节阀的性能研究工作比较少,由于起步晚,目前可用的理论知识和科技手段比较匮乏,而且进入科技人员和经费的投入也很少,主要依赖经验设计,参考国外的一些理论资料和样品进行产品开发,而自主产品研发工作很少。随着计算机技术和硬件设备的日新月异,流体力学研究也越来越多的基于这一优势,逐步形成计算流体力学,计算机数值模拟已成为研究流体力学的三大方法之一,它不仅不受人力和实际工程环境制约,更重要的是可以得到整个负荷变化范围内的流动信息。基于计算机技术和计算流体力学,几十年来,也衍生了很多流体流动前后处理的适用软件,如techplot,grapher,gambit,ansys以及cfx等除了功能齐全经济适用的专业软甲开发,在数值算法方面,进展也越来越显著,除了传统的TVD差分算法和SIMPLE算法,很多研究者也正专注于一些新观点以及新概念,计算机数值模拟的优势必将更加突。相比于从传统的机械角度出发,数值模拟更大程度上提高了调节阀的技术含量与产品质量,对于调节阀的不断优化和使用性能有深远意义。1.数值模拟控制方程湍流流动的瞬时控制方程如下:http://www.klevalve.com/up_files/month_1509/201509010016418139.jpg标准k-ε两方程模型中湍动耗散率ε表示为:http://www.klevalve.com/up_files/image/article/2015/09/01/166263.81.jpg(5)湍动黏度μt是k和ε的函数:http://www.klevalve.com/up_files/image/article/2015/09/01/166263.82.jpg(6)在标准k-ε模型中,常数C1ε、C2ε、Cμ、σk、σε为经验值,可通过试验得到:1ε=1.44,C2ε=1.92,Cμ=0.09,σk=1.0,σε=1.3当流动为不可压,且不考虑用户自定义的源项时,Gb=0,TM=0,Sk=0,Sε=0,这时,标准k-ε模型为:http://www.klevalve.com/up_files/image/article/2015/09/01/166263.83.jpg(7)http://www.klevalve.com/up_files/image/article/2015/09/01/166263.84.jpg(8)方程(7)及(8)中的Gk展开式为:http://www.klevalve.com/up_files/image/article/2015/09/01/166263.85.jpg(9)2.直通式调节阀计算模型图1为某一型号的直通式调节阀结构图,本文的主要工作是应用AutoCAD软件对该调节阀的不同开度建立模型,然后导入fluent软件的gambit模块划分网格,通过设置合适的计算方程,边界条件等进行网格节点上的数值迭代计算,最后得出该直通式调节阀25%,5%两种开度下的速度云图,压力云图,速度矢量图,并对图进行分析,以便对后续的流道优化做准备。其中边界条件为:阀前(密封面处)介质压力约为4.85MPa,温度260℃;阀后管道压力为0.5MPa,温度为260℃。http://www.klevalve.com/up_files/month_1509/201509010018015127.jpg图1 直通式调节阀结构图2.1 流道几何模型的建立本文利用autoCAD建模软件,对图1所示的直通式调节阀内部流道建立不同开度下的模型,经验证本模型在三维模拟和二维模拟下得出的结论对计算结果影响不大,故简化为二维模型。图2是调节阀开度25%时流道模型的二维图,图2中对阀芯和阀杆进行了简化,计入2种不同开度对流态影响的范围之内。http://www.klevalve.com/up_files/month_1509/201509010018289915.jpg图2 25%开度下的流道二维简化模型2.2 网格划分本算例的流道模型简化为二维模型,所以直接使用gambit一体化生成四边形非结构化网格。图3是25%开度下调节阀流道模型的网格结构图,总共有90531个网格。其中,通过网格无关性验证发现当网格个数达到9万多时网格疏密对技术结果影响不大,数值模拟计算结果已满足要求。http://www.klevalve.com/up_files/month_1509/201509010018583377.jpg图3 25%开度下流道模型的网格结构图3.流场可视化分析当残差曲线收敛后,进行流场可视化分析,主要是流道压力分布云图,速度分布云图及速度矢量图的分析。3.1 25%开度下流场可视化分析该调节阀25%开度下的压力分布云图和速度分布云图如图4、图5所示。由图可知,整个流场主要在水流通过节流处(即阀瓣处流通截面很小处,通过改变此处截面大小控制流量)时,压力和速度梯度发生剧烈变化,这是由于流通面积突然减小,根据伯努利方程可知速度迅速增大,并且从图中可知阀前后压力变化极大,变化梯度集中在节流处;在阀门管道进出口处,压力和速度又趋向均匀。由于进出口高度差相对很小,且进出口截面积相同,故流道的压降主要用于克服调节阀前后的阻力。http://www.klevalve.com/up_files/month_1509/201509010019248490.jpg图4 25%开度下压强分布云图(单位:Pa)http://www.klevalve.com/up_files/month_1509/201509010019489761.jpg图5 25%开度下速度分布云图(单位:m/s)在25%开度下的速度矢量图、局部放大图如图6和图7所示。阀门进口处流速大小变化很小,且不出现径向的脉动现象。当水流经过节流处时,速度值变化很大,随着流通面积的减小,速度随之增大;水流通过节流处后,出现一段喷射现象,然后流束慢慢扩大,靠近出口处管径又逐渐均匀,流动状态也随之平稳。水流从节流处喷射进入阀腔中时,产生明显的涡旋现象,同时在出口处也同样生成漩涡,结合压力云图和总流方程可知,漩涡处能量损失很大。其中如图7,靠近出口处的漩涡,最为强烈,对比图4可知,此处也是流道中压强最低的区域。http://www.klevalve.com/up_files/month_1509/201509010020409291.jpg图6 25%开度下速度矢量图(单位:m/s)http://www.klevalve.com/up_files/month_1509/201509010021014477.jpg图7 25%开度下靠近出口漩涡区速度矢量放大图(单位:m/s)3.2 5%开度下流场可视化分析如图8、图9分别是5%开度下该直通式调节阀的压力云图和速度云图。从图中可看出,由于开度很小,阀芯与阀座间的节流段过流
大家好,针对双相钢(BCC+FCC);双束情况下,利用bcc的g(110)矢量,得到暗场;暗场中亮的地方会出现fcc的信息?