FLUENT局部管件流量分配计算
本案例来自于如下的设计，现场调试发现流入左侧小管的流量可能偏小，需要增加右侧大管的背压。流体是个很复杂又很有趣的东西，流线型的流道可以减小阻力，流体也容易流过。对于如下的连接件，在下游背压一致的情况下，流体容易沿着大管流走，而不易往小管走，因为小管和母管的流线存在突然变向的关系，介质需要突然拐弯才可流进去，这需要突破的阻力就大了。本案例只针对图示的局部连接件开展计算，分析该结构对流量分配造成的影响。不代表该连接件是问题的唯一原因，因为下游还有其他的设备管道，综合原因造成该问题。 本案例只做定性分析，采用二维平面模型，按如下尺寸建模，母管和右侧支管内径30mm，左侧支管内径17mm，弯头为短半径90°弯头。 管道介质为常温空气，采用FLUENT默认的空气材料即可。假设母管入口的速度为9m/s，两个支管的背压均为0Pa。 首先看一下两个支管的流量，可以看出，大支管的流量显著大于小支管，约占据总流量的88.6%。 看一下管道的速度矢量，在分叉位置指向小支管的矢量很少，支管出口均有偏流，特别是小支管甚至还出现了局部回流，也即是外部空气被往回吸。 为了改善两个支管流量分配严重差异的情况，可以变连接方式或者增加大支管的背压。 首先试采用第一种方法，建立如下的连接件，母管和支管尺寸均不变，改成T型连接，小支管采用大小头过渡。 采用以上的连接方式后，两个支管的流量如下，两者基本一致了， 再看一下此时的母管压力为9Pa，相比之前有所增加，这是因为在T型转向处的流动方向发生突变，若采用人字形分流将会改善压力情况，本案例从略。 采用第二种方法，将大支管的出口背压提高到86.45Pa。 但是同样地，母管的压力也相应增加，达到了58.7Pa，产生了量级的变化。 以上的内容解释了现场的产生原因，并提出相应的措施方向。如果要通过管道管件本身水力特性来设计流量分配，则需要进行谨慎的计算，当然单单靠计算来实现其实难度很大，特别时流量要求很高时。增加调节手段才是实在的措施，比如本案例中通过大支管下游增加阀门来调节背压。但是通过先行的水力设计是很有必要的，设计得越好，管道系统更为合理可靠，调试时麻烦就少一点。著作权归作者所有，欢迎分享，未经许可，不得转载
首次发布时间：2023-07-05
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