介观视角下的对称岔管内流动损失分析OA

分岔管道内部流态对输水系统的高效稳定运行具有重要意义。本文基于LBM方法,联合LES模型及SRT模型,构建介观视角下的岔管内部流动数值模拟模型及相应分析方法,对岔管内部流动及其引起的能量损失进行详尽分析,重点剖析不同雷诺数下岔管分岔部位附近的流态及其流动损失;并结合试验数据将具体流态与水力损失演化过程对应分析,进一步揭示了雷诺数对流态演化及流动损失主导机制转换的影响规律。构建的数值模型与模型试验结果吻合较好。研究结果表明:雷诺数通过影响惯性力与黏性力的动态竞争进而影响流态演化过程及能量损失主导机制。双管分流工况下,随着Re升高,肋板尖端的强剪切作用促使大尺度涡结构破碎,主管内漩涡范围显著缩减,漩涡强度明显减弱,流态趋于平顺,水力损失系数大幅降低(0.26),反向流速占比峰值亦显著下降,表明在高Re条件下,能量通过级串过程向小尺度高效传递并最终由黏性耗散,同时回流现象受到有效抑制。单管合流工况下,Re增大引起岔管内过流面积占比明显变化,漩涡强度增强,涡核向壁面迁移,涡结构数量增多,水力损失系数显著降低(1.64),反向流速占比峰值下降,且高耗散区与流动分离区域一致,说明能量损失主要由流动分离机制所主导。