不同输送荷载管道车在平直管道运行时的车后水力特性研究

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1、不同输送荷载管道车在平直管道运行时的车后水力特性研究第一章绪论1.1课题的研究背景与意义当今社会，电子商务飞速发展，为社会和人民群众的生活谋取了巨大的方便福利，而任何一笔电子商务交易，都包含着信息流、资金流和物流这些基本环节，以国内最大的CtoC交易平台淘宝网为例，支付宝这种第三方交易已经发展相当成熟，它可以解决信息流、资金流这些基本流通环节的大部分问题，但物流问题仍有巨大发展空间。在今后很长一段发展时期中，物流问题不容回避和忽视，并且在很大程度上决定了未来电子商务的发展潜力。因此在电子商务的发展过程中，如何降低物流成本，建立高效的物流配送体系，成为我

2、们面前的议题。传统的交通运输业包括水路运输、地面运输和航空运输，基本上是以大量消耗能源作为基础的，能源消费的快速增长为我国经济建设带来了广阔的发展空间，但也带来了巨大的挑战，弥漫于国内的雾霾之殇正是粗放式的发展方式、资源的盲目开发以及科学技术不足等问题酿成的恶果。在面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势下，我国经济建设面临的两个突出矛盾愈发凸显，即经济总量的扩张同自然资源的有限性和自然资源生产率相对低下的矛盾，和经济的快速增长同环境容量的有限及环境容量利用效率相对低下的矛盾。因此，经济发展应把节能减排作为促进发展的重要抓手，发展环保产业

3、链，加大节能环保投入，开发和推广节约、可替代、可循环利用的先进适用技术，发展清洁能源和可再生能源，建立科学合理的能源资源利用体系，是当下应当解决的突出问题。管道输送在中国作为一种既古老又年轻的运输方式，为解决现有的这些矛盾和议题提供了一种新的可能方式。管道运输是一种线路同运输工具合二为一的运输方式，它使用管道运输货物（目前主要包括原油和成品油、天然气、煤浆以及其他矿浆），使用管道运输时由于管道的高密闭性，所输送的气体不挥发、液体不外流，损耗小连续性强，运输平稳安全方便管理。公元2世纪，勤劳聪明的古代劳动人民就已经在结合生活实践经验的基础上，发明了竹管送

4、水的运输方法，随后四川中部地区又发明并采用了使用竹管输送卤水和天然气的运输方式，推动了当时井盐产业的进步和发展。而在新中国成立后，伴随着石油天然气的生产快速发展，我国管道运输业得到了巨大的发展机遇。1.2管道运输的相关理论及研究进展浆体管道水力输送的固液混合状态属于两相流动的问题，其阻力特性同清水管道有很大的差异。针对浆体管道水力输送的特点，上海理工大学动力工程学院设计并建造了一套综合性的室内固液两相流管道输送试验台，进行了PVC粒料、石英砂和粉煤灰等多种固体物料的管道输送试验［7］。白晓宁从浆体管道阻力特性的变化规律和损失机理两方面对浆体管道水力输送

5、作了一些探讨［8］。管道阻力损失与管流、物料的特性，浆体特性和运输方式等众多因素有关，涉及的影响因素复杂［9~12］，现阶段对其研究还未能达成一致，秦宏波在进行了两相流动机理、临界流速和阻力损失的试验研究工作的基础上，根据获得的不同管径、不同倾角、不同速度、不同浓度下的PVC粒料和石英砂管道输送试验成果，使用因素分析法比较了流动阻力的影响程度大小关系［13］。在固液两相流数值模拟方面，描述固液两相流动的模型有单颗粒动力学模型、单流体模型、小滑移模型、两流体模型和欧拉-拉氏模型等多种模型，秦宏波分析了应用于两相流数值模拟的三种主要模型（分别为：单流体模型

6、、两流体模型和欧拉-拉氏模型），并对其进行了对比［14］。孙业志运用FLUENT软件中的RNG-模型对不同Re下圆形截面90°弯管内空气流动进行了模拟，分析了管内的压力分布、二次流动和壁面上压力系数的变化［15］。.第二章管道试验系统及试验方案2.1管道试验系统设计及试验装置管道车运输的载体容器分为料仓和端面支脚两个主体部分，如图2-1所示，料仓为密闭的圆柱体，由不同直径的有机玻璃管加工而成，内部空腔即用来运输物料，在容器首末两端的位置均装有互成120°的三个支脚，每个支脚的末端均装有万向滚珠，两组支脚的设立确保筒装料在管道中运行时的中

7、心轴同管道中心轴保持吻合状态，这样可以保证管道车在管道运输过程中保持稳定的运移状态，避免对管道内壁的磨损和撞击。本试验系统主要由水箱、抽水系统、调节装置、运输管道和接收装置等部分组成。本试验的输水管道采用内径为100mm的圆管，材质为有机玻璃。调节装置为DN100的闸阀，闸阀、电磁流量计和投放装置处均采用内径为100mm的不锈钢管。试验中通过水泵将水箱中的水抽至管道中，通过闸阀对流量进行调节，图中所示的智能电磁流量计配有相应的电子显示装置，可精确显示流量数值。试验过程中的水流方向如图中箭头所示。图中的阴影管段部分代表本试验主要研究的试验主体，为平直管段

8、，管道车在经过起动装置起动后到达试验段之前运移已经较为稳定。如上图所示，试验系统中的水箱可兼顾