1课题背景及国内外研究现状
1.1研究意义
弯头和三通的近距离祸合的管件在暖通空调领域和其他工业管道中很广泛的应用。流动方向的改变和流动的混合和分离都需要消耗能量。管件的压力损失在整个管网系统中占有很重要的比例。了解管道系统中流动的特性和湍流结构对优化管网设计有至关重要的作用。表征管件压力损失的损失系数主要由实验确定。人们针对各种不同的管件配置方式已经进行了许多实验研究。然而，大部分己发表的关于管件压力损失的文献都是针对单个、非祸合的管件。对近距离祸合管子进行三维的流动分析是非常有必要的。供热、制冷系统流体管道弯头和三通近距离祸合是工程设计中经常遇到的问题;研究管道弯头和三通近距离祸合时的流动和阻力情况，对提高管网系统运行过程中可靠性问题有重要意义。
1.2管件及近距离藕合管件阻力研究现状
1.2.1管件局部阻力的产生机理
1.2.2近距离祸合管件阻力研究现状
使用损失系数来预测管道系统中管件的能量损失已经跨越了一个世纪(RabLIneyerandDent2002)冈。Jones和sePsy(1%9)[3l估算了圆形斜接弯头和T型接头的损失系数。R曲Llneyer(1999)[41对规则的大直径弯头、渐缩弯头、渐缩管和渐扩管进行了测试，得出的结论是损失系数随着速度而改变。Sethuraman(2000)l5]对单个弯头和两个祸合弯头之间相距不同距离时对损失系数的影响进行了研究。结果表明，当两个弯头件的距离大于或等于12倍的管径时压力损失系数不再变化。Rahmeye:(2002)确定了2英寸和4英寸管径的近距离祸合弯头的压力损失系数。并对藕合管件和非祸合管件的损失系数进行了对比，结果表明对于管件间距离小于20倍管径的祸合管件其净损失系数小于单个非祸合管件局部阻力系数之和。
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2实验模型建立及实验方案2.1试验模型建立
2.1.1相似理论基础
为保证模型实验与原型的一致性，在做模型实验时，实验模型的建立必须要按照相似理论进行。要保证两个流动问题的力学相似，必须是两个流动几何相似，运动相似，动力相似，以及两个流动的边界条件和起始条件相似。
(l)几何相似是指流动空间几何相似。即形成此空间任意相应两线段夹角相同，任意相应线段长度保持一定比例。几何相似是力学相似的前提。有了几何相似，才有可能在模型流动和原型流动之间存在着相应点，相应线段，相应断面和相应体积这一系列互相对应的几何要素。才有可能通过模型流动的相应点，相应断面的力学量测定，来预测原型流动的流体力学状态。
(2)运动相似:两流动运动相似，要求两流动的相应流线几何相似，或说，相应点的流速大小成比例，方向相同。由于流场的研究是流体力学的首要任务，运动相似通常是模型试验的目的。
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2.2PIV测试系统介绍
2.2.1PIV的出现及应用
粒子图像测速技术(partieleImageveloeimetry，P一v)是光学测速技术的一种，它能获得视场内某瞬时整个流动的信息，而其他方法只能测量某一点的速度，LDA等，其精确度与分辨率与其他测量方法的测量结果相近。而对于高不稳定和随机流动，Plv得到的信息是其他方法无法得到的。Plv的出现是20世纪流体流动测量技术的重大进展，也是流动显示技术的重大进展，它把传统的模拟流动显示技术推进到数字式流动显示技术。Plv出现后得到了迅速发展和推广应用。
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3cfd数值计算方案.................17
3.1FLuENT系列软件介绍........................17
3.2FLuENT中求解器及湍流模型选择....................17
3.3网格划分.............................20
3.4离散格式的选择..........................21
3.5壁面函数和近壁模型.....................21
3.6计算参数设置.........................22
4结果处理及分析.................23
4.1干管入口、支管流速比变化时混合段速度场分析...............23
4.2干管入口、支管流速比不变时混合段速度场分析......................25
4.3超声波流量计准确度的检验.............................27
4.4主流对支管的引射作用..........................28
4.5CFD与PIV结果比较...........................................29
4.6CFD计算弯头和三通近距离藕合管段局部阻力系数分析...............32
4结果处理及分析
4.1干管入口、支管流速比变化时混合段速度场分析
4.2干管入口、支管流速比不变时混合段速度场分析
拍摄区域I，干管入口、支管流速比不变，流速大小变化时混合段的速度场如图4.2所示，三种情况下的速度场分布比较相似，在右侧靠近壁面处出现旋涡区，并且旋涡区的范围基本相同。
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5结论及建议
5.1CFD与ZDPIV实验结果分析
CFD可以很好地反映流场的结构信息，其结果与Plv流场的结构很相近，但是在具体数值和旋涡区的位置方面有一定的差异。CFD计算的旋涡区的位置与PIV的结果有一定的差异，但所有cFD计算结果的速度数值方面有最大15%的误差，说明CFD和PIV实验比较吻合。支管流速不同时，Plv实验得出的混合段轴线平面的速度场显示:随着支管2流量的增大，三通下游混合段的旋涡区的范围逐渐增大，流动的不均匀性增强。流速比不变，流速大小变化时混合段的速度场显示:三种情况下的速度场分布比较相似，在右侧靠近壁面处出现旋涡区，并且旋涡区的范围基本相同。Pw能获得视场内某一瞬时整个流动的信息，而对于高不稳定和随机流动，Plv得到的信息是其他方法无法得到的。PW应用于管道内流场的测量，对深入研究暖通空调领域内的流动现象和问题提供了一种新的方法。PIV和CFD技术应用于流动现象的研究，二者可以相互结合相互检验。PIV可以为cFD计算提供边界设置信息，检验cFD计算结果的正确性;cFD可以为PIV试验提供一定的指导。
参考文献（略）