 三通
三通管道水力学特性研究
本文对国内外三通管道的恒定流特性与非恒定流特性的研究进行了分析与总结，针对目前三通管道研究方面存在的问题与不足，采用理论分析与模型试验和数值模拟相结合的方法，对三通管道的水力特性进行了研究。试验管材采用直径为75mm的PVC管，在试验段前后断面上安装压力传感器和测压管，用以测量试验段的压强。通过对试验结果进行分析，得到了管径相同的三通管道输水时不同工况下的水头损失系数变化规律：三通管水平支管和垂直支管同时供水时，垂直支管的水头损失系数约是水平支管的1.88～3.47倍；垂直支管单管供水时，垂直支管的水头损失系数约为水平支管的2.20～2.55倍；水平支管单管供水时，水头损失约比双管供水时的大1.01～1.94倍。为了对比不同管径比时的水头损失系数，本文利于Fluent软件对不同管径的三通管道进行数值模拟，数值计算结果与试验结果相符，得到了不同管径的三通管道的水头损失系数变化规律，并对三通管道平面流速场进行分析，从直观上和本质上分析了水头损失变化的原因。为了研究阀门关闭时三通管道的水锤特性，本文采用理论方法来分析水锤波在三通管道中的传播情况，同时用特征线法计算不同工况下阀门关闭时的水锤压力，得到了水锤压力大小沿管道的分布情况及管道不同长度不同关闭时间的变化规律。数值计算结果与理论分析是一致的：当两出口处的阀门同时关闭时所引起的水锤压力值最大，对管道的破坏最大；当其中一个阀门一直处于关闭状态，另外一个阀门线性关闭时所引起的水锤压力值较大；当其中一个阀门一直处于敞开状态，另外一个阀门线性关闭时所引起的水锤压力值较小。
为了研究停泵时三通管道的水锤特性，本文采用理论分析和数值模拟相结合的方法，得出了停泵水锤在三通管道中的传播规律，水锤压力在三通管道系统中的分布情况：当两出口处阀门处敞开状态，突然发生停泵时，泵站及与水泵出口直接相连的管道水锤压力最大，需要采取一定的保护措施；当其中一个阀门一直处于关闭状态，另外一个阀门处敞开状态，突然发生停泵时，泵站、与水泵出口直接相连的管道及与一直处于关闭状态的阀门相连的管道的水锤压力最大，需要采取一定的保护措施。
本文在模型试验和数值模拟分析的基础上，得到了恒定流时三通管道的水头损失系数变化规律及水流流场情况，通过理论分析和数值模拟的方法得到了阀门关闭或停泵时水锤压力波在管道内的传播情况，水锤压力的削弱及叠加情况，水锤压力大小随着管道长度不同的变化情况以及沿管道的分布情况，为采取合理有效的水锤保护措施提供理论依据，对保证供水工程的安全和降低管道工程造价有重要的实际意义。
三通厂家说国内在T型三通管方面的研究相对较少，支管与主管角度小于90°的三叉管的水流流动一直很受关注。主要的研究均在水电站发电应用方面，而灌溉工程中的研究相对较少。对分岔角为64°的三岔管内水流的流动进行数值模拟与实验研究。计算中选择SIMPLE方法求解三维雷诺平均方程和k-ε两方程湍流模型，实验采用数字图像测速(DPIv)系统和在试验段前后断面上安装液体差压计对三岔管中心的水平面内的压强差进行测量研究。刘沛清等（2004）选用定常不可压缩流动的N-S方程和RNGE湍流模型，计算了3种分岔角的流动，得到了分岔角、肋宽比和分流比对岔管水头损失的影响。分析了不同工况下水头损失的形成机理。毛根海(2005)结合无锡马山抽水蓄能电站卜型岔管试验研究，对卜型岔管不同工况的水流流态、水头损失等水流特性进行了水力模型试验与数值计算研究，试验中发现并成功地模拟出二次流流态。熊永吴等利用FLUENT软件，对水从三通管和多分支管内的流量分配问题进行了数值模拟，数值计算分析了进口压力、流量、管进口长度、管径比、壁面粗糙度等对三通管流量分配的影响。对于三通管的数值模拟结果表明，平行支管的流量份额随进口流量的增加而增加，而随管进口长度、管径比以及壁面粗糙度的增加而减小，进口压力对流量分配影响较小。对所研究的多分支管的数值模拟结果表明离进口位置越远的支管出口流量越大，进口流量变化对各支管出口流量分数影响微弱。周承富等（2008）正确计算出三通管内流体交汇附近的流场、温度场和压力场的分布情况，对于管路的设计具有重要作用。以石化工业中常见的三通管为例，应用计算流体力学技术，研究了三通管管内流体各个流态参数，并对管内流体流动进行了二维模拟。在模拟过程中采用了不同的流体介质和不同的状态参数，得到了相应参数下三通管内流体交汇处的流场、温度场及压力场的分布情况。钟贤和等（2006）对这较大流量多支管的流动情况进行了数值模拟和实验研究，得到了分配管内的流动规律及实现流量均匀分配的方法。实验表明，改进分配管结构，可以实现较大流量多支管的流量均匀分配。吴玮（2004）分析了多分支管流动特性，得出支管距主管入口段的位置越靠前，通过支管的流量越小，支管间的流量差随着主管入口流量的增大而增大，随支管的间距的增大而减小。
盐山县鑫茂管件制造有限公司专业生产三通系列产品，有对焊三通，碳钢三通，无缝三通，焊接三通，冲压三通，国标三通，高压三通等产品，三通为管件、管道连接件。又叫管件三通或者三通管件，三通接头，用在主管道要分支管处。三通是具有三个口子，即一个进口，两个出口；或两个进口，一个出口的一种化工管件，有T形与Y形，有等径管口，也有异径管口，用于三条相同或不同管路汇集处。三通的主要作用是改变流体方向的。 |
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