基于CFD的新型三通管结构优化与水力特性分析

王秋良，王振华，李文昊，许 虎

(1.石河子大学水利建筑工程学院，新疆 石河子 832000；2.深圳市广汇源环境水务有限公司，广东 深圳 518020)

0 引 言

三通管作为输配流体管网系统中重要的分流部件之一，被广泛地应用于流体机械、化工、航空航天、农业灌溉等行业[1-4]。对于普通的三通管来说，水流在经过突变边界时产生强烈的紊乱，消耗大量的机械能，管道内部流态较差，局部水头损失严重。因而，降低三通管局部阻力损失系数，提高其水动力学特性就变得迫在眉睫[5-7]。目前，国内外学者针对三通管的阻力与流动特性做了大量的研究。主要可分为主管与侧管过渡连接方式、内部流道结构参数与运行工况、不同流体介质对其局部水头损失对流动特性的影响3个方面。主管与侧管连接过渡连接方式方面，孙鑫和Costa等对圆弧型与T型三通管，利用数值模拟与试验相结合的方法对两种三通管进行对比研究，阐明了圆弧形三通具有较低的局部阻力系数，圆弧三通管能使水头损失减少10%～20%，并且流态分布较好[8,9]。戎贵文等建立了交叉管水动力学计算模型，毛根海，李玲，杨校礼等，研究了3段型交叉管在水电站使用的过程中局部水头损失系数随雷诺数变化规律，得到了水流进入阻力平方区的临界雷诺数和相应的局部损失系数[10-13]。内部流道结构参数与运行工况方面，石喜，陈江林，陈伟业等选择常规使用的三通管研究了管径比、分流比、雷诺数、粗糙度对T型三通管道的水头损失系数及流态特性的影响，揭示了T型三通管道的水力特性规律及能量耗散机理[14,15]。……