阀体后90°圆形弯管内部流场PIV测量及POD分析

谢 龙，靳思宇，2，王玉璋，于建国

（1.上海交通大学动力机械与工程教育部重点试验室，上海 200240；2.中国船舶重工集团公司第704研究所，上海 200031）

0 引 言

弯管流动受到诸多因素的影响，尤其是在弯管前端存在阀门时，弯管内的流场呈现出十分复杂的流动特性，如在管内壁附近形成二次流动分离区、管外侧产生大尺度涡街，这些现象不利于流体输运的平稳性能，造成流体总压和能量的损失，并且特殊的流动结构还对管道噪声特性有着重要影响。

弯管流动的研究一直受到内流研究者的关注［1－7］。文献［2－3］中分别采用基于重整化群方法提出的RNG k－ε湍流模型和大涡模拟（Large Eddy Simulation，LES）对弯管内部流场进行数值模拟，揭示了管道横截面上的二次流动及沿流向的压力分布。文献［4－6］中分别采用旋转探针技术、激光多普勒测速仪、CTA热线风速仪和五孔探针对不同曲率直径比Rc／D（Rc、D分别代表曲率平均半径和弯管的水动力直径）的圆形或方形截面弯管内部流场进行了试验研究。已有文献的研究主要关注无阀门、大曲率直径比90°弯管的流动特性，对弯管前段存在阀门，或Rc／D＜1.0的圆截面弯管流动，无论试验还是理论研究都进行得比较少，而这类弯管在工业中应用却十分广泛，因此，已有研究对工程应用贡献有限。

针对这种情况，结合某工程实际问题，对前端配置蝶阀，Rc／D＝0.75、D＝200mm的90°圆截面弯管内部流场进行了PIV测量及POD分析。研究结果对进一步揭示阀体后弯管内流动特性具有重要参考价值；为以后继续研究管道噪声与流场涡结构特性等之间的关系打下了基础，对于弯管降噪的研究具有重要意义。……