计算流体力学螺旋管分析报告
流体力学实验报告分析讨论
工程流体力学及水力学实验报告及分析讨论实验二不可压缩流体恒定流能量方程（伯诺利方程）实验实验原理在实验管路中沿管内水流方向取n个过断面。
可以列出进口断面(1)至另一断面(i)的能量方程式(i=2,3,……,n)取a1=a2=…an=1，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出值，测出通过管路的流量，即可计算出断面平均流速v及，从而即可得到各断面测管水头和总水头。
成果分析及讨论1.测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？测压管水头线（P-P）沿程可升可降，线坡J P可正可负。
而总水头线（E-E）沿程只降不升，线坡J 恒为正，即J>0。
这是因为水在流动过程中，依据一定边界条件，动能和势能可相互转换。
测点5至测点7，管收缩，部分势能转换成动能，测压管水头线降低，Jp>0。
测点7至测点9，管渐扩，部分动能又转换成势能，测压管水头线升高，J P<0。
而据能量方程E1=E2+h w1-2, h w1-2为损失能量，是不可逆的，即恒有h w1-2>0，故E2恒小于E1，（E-E）线不可能回升。
(E-E) 线下降的坡度越大，即J越大，表明单位流程上的水头损失越大，如图2.3的渐扩段和阀门等处，表明有较大的局部水头损失存在。
2.流量增加，测压管水头线有何变化？为什么？有如下二个变化：（1）流量增加，测压管水头线（P-P）总降落趋势更显著。
这是因为测压管水头，任一断面起始时的总水头E及管道过流断面面积A为定值时，Q增大，就增大，则必减小。
而且随流量的增加阻力损失亦增大，管道任一过水断面上的总水头E相应减小，故的减小更加显著。
（2）测压管水头线（P-P）的起落变化更为显著。
因为对于两个不同直径的相应过水断面有式中为两个断面之间的损失系数。
管中水流为紊流时，接近于常数，又管道断面为定值，故Q增大，H亦增大，（P-P）线的起落变化就更为显著。
3.测点2、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题？测点2、3位于均匀流断面（图2.2），测点高差0.7cm，H P=均为37.1cm（偶有毛细影响相差0.1mm），表明均匀流同断面上，其动水压强按静水压强规律分布。
流体漩涡演示实验报告
一、实验目的1. 了解流体漩涡的形成机理和影响因素。
2. 通过实验观察漩涡的产生、发展和消散过程。
3. 掌握实验操作技能，提高实验观察和分析能力。
二、实验原理流体漩涡是流体在运动过程中，由于流线弯曲、压力变化等因素，使流体产生旋转运动的一种现象。
当流体流经弯曲管道或遇到突变的边界时，容易产生漩涡。
本实验通过观察水流在圆形管道中流动产生的漩涡，分析漩涡的形成机理和影响因素。
三、实验器材1. 圆形管道（直径约10cm，长度约50cm）2. 水龙头3. 水槽4. 实验台5. 摄像机6. 计时器四、实验步骤1. 将圆形管道水平放置在实验台上，一端连接水龙头，另一端连接水槽。
2. 打开水龙头，调节水流速度，使水流在圆形管道中稳定流动。
3. 观察并记录水流在圆形管道中的流动状态，特别注意观察漩涡的产生、发展和消散过程。
4. 使用摄像机记录漩涡现象，以便后续分析。
5. 改变实验条件，如改变水流速度、管道直径等，观察漩涡现象的变化。
五、实验结果与分析1. 实验观察结果表明，当水流在圆形管道中流动时，由于管道的弯曲，水流会产生旋转运动，形成漩涡。
2. 漩涡的形成与水流速度、管道直径等因素有关。
水流速度越大，漩涡越明显；管道直径越小，漩涡越容易形成。
3. 漩涡的发展过程包括形成、增长、稳定和消散四个阶段。
在漩涡形成阶段，漩涡中心区域的流速较大，边缘区域的流速较小；在漩涡增长阶段，漩涡的直径逐渐增大；在漩涡稳定阶段，漩涡的直径保持不变；在漩涡消散阶段，漩涡逐渐缩小直至消失。
4. 实验中，当改变水流速度或管道直径时，漩涡现象也随之发生变化。
如水流速度增大，漩涡更加明显；管道直径减小，漩涡更容易形成。
六、实验结论1. 流体漩涡是流体在运动过程中产生的一种旋转运动现象，其形成与水流速度、管道直径等因素有关。
2. 漩涡的发展过程包括形成、增长、稳定和消散四个阶段。
3. 通过观察和分析漩涡现象，可以了解流体运动的基本规律，为实际工程应用提供理论依据。
计算流体力学问题分析
11、设置求解初始值
选择solve—initialize—initialize命令，弹出solution initialization对话框，在compute from中在下拉条里选择all-zones，将initial values里的temperature改为350，点击init后可关闭。
12、求解
4、网络Байду номын сангаас比例缩放
在gambit中，生成网格使用的单位是mm，在FLUENT中默认单位是m，需要缩放。为此，选择grid—scale命令，在弹出的scale grid对话框中，在grid was created in下拉菜单中，选取mm，然后单击scale按钮。
5、采用能量方程
选择define—models—energy命令，弹出energy对话框，勾选energy equation。
c．重复以上步骤三次，在第三次时将Angle=30，这样一个周向 的螺旋管就做好了。
2、网格划分
a.在Mesh项下的Boundary Layer里选择Create Boundary Layer，将First Row设为1.25，Growth Factor设为1，Rows设为8，将5个面依次设定边界网格。
一问题分析同直管相比螺旋管由于弯曲通道内的流体受到了离心力的作用在螺旋管内的流道横截面上产生了二次回流管内的主流与二次回流的叠加使得流体在管内沿着管道轴向螺旋运动从而增强了换热效果
一、问题分析
同直管相比，螺旋管由于弯曲通道内的流体受到了离心力的作用，在螺旋管内的流道横截面上产生了二次回流，管内的主流与二次回流的叠加使得流体在管内沿着管道轴向螺旋运动，从而增强了换热效果。
螺杆受力分析报告
螺杆受力分析报告简介本文档旨在对螺杆的受力分析进行详细说明。
螺杆是一种常见的机械零件，其主要作用是传递力量或分离物体。
螺杆结构和工作原理螺杆由一个螺旋线形状的凸起称为“螺纹”环绕的圆柱体构成。
通常，螺杆与螺帽配合，螺帽上有与螺纹相配合的凹槽。
当螺杆转动时，螺纹将螺杆和螺帽拉近或推离，实现力量的传递或物体的分离。
螺杆的主要工作原理是借助螺旋线的斜面，在旋转时产生一个轴向的力，即“螺杆力”。
螺杆力的大小取决于螺杆的直径、螺距和旋转力矩。
螺杆的受力分析螺杆受力分析的目的是确定螺杆受到的各种力和扭矩，以确保螺杆的强度和稳定性。
螺杆受力分析包括以下几个方面：1. 螺杆力螺杆力是螺杆传递力量的关键因素。
它可以由以下公式计算得到：F = P / (π * d * p)其中，F为螺杆力，P为施加在螺杆上的力，d为螺杆直径，p为螺纹的螺距。
2. 温度影响温度变化会导致螺杆的长度发生变化，进而对螺杆产生额外的应力。
这种应力可以通过线膨胀系数来估计，并添加到螺杆受力分析中。
3. 材料强度螺杆的材料强度是螺杆设计的重要考虑因素之一。
常见的材料强度参数包括拉伸强度和屈服强度。
在螺杆受力分析中，需要确保螺杆在受到最大载荷时不会超过其材料强度的限制。
4. 扭矩螺杆受力分析还需要考虑扭矩对螺杆的影响。
扭矩是指施加在螺杆上的旋转力矩，可以导致螺杆产生扭转变形和应力。
结论螺杆受力分析是确保螺杆的强度和稳定性的重要过程。
通过计算螺杆力、考虑温度影响、材料强度和扭矩等因素，可以得到准确的螺杆受力分析结果，并为螺杆的设计和使用提供依据。
参考文献•Smith, G. (1995). Screw Extruders: Feeders, Melters, and Screws.Hanser Gardner Publications.请注意：本文档仅用于学术交流和参考，不针对具体的螺杆设计和使用情况。
如需具体应用，请咨询专业工程师。
关于螺旋管质量问题分析与处理报告
关于螺旋换热管质量问题报告近段时间车间反映水-水高温机组冷凝器内管---φ22×0.8螺旋管的出水端内孔严重压瘪变形，水路内孔径非常小，经过对现场机组的解剖，发现在螺旋管的出水端即φ22管端的螺旋尾端严重变形，而φ19管端的螺旋尾端基本没有异常变形或相对很小，经初步分析，主要原因如下：1、由于螺旋管工艺的特性，当高压氮气流经螺旋管时，由于流量大小和流动方向的改变引起了流速的重新分布并产生涡流，使得螺旋管外表面的承压能力非常小。
2、螺旋管的φ19管端的四头螺旋槽终止时比较平缓过渡，而螺旋管的φ22管端的四头螺旋起始位，由于螺旋管加工时的特殊性，其端部突变非常明显，其螺旋端口应力较集中，进行气密性检验时，由于气流的惯性，在管端突变的陡起处发生边界层脱离而形成旋涡，同时因为离心力的作用，突变处的压力陡增，在陡变处减速增压区内也会发生边界层脱离形成旋涡。
由于高压力的作用，耐压力降低，在气体流动中，突变部位的冲击力最大，管子不能马上适应这种高压力。
导致气流时突变处的阻力突然增加，局部压力突增，超过螺旋管表面承压力的屈服点，从而使得管端的螺旋尾槽顺延变形，而螺旋管内为正常大气压，其表面压力远小于管外所承受压的高压氮气压力，直至螺旋管严重变形，管内孔堵塞。
3、进行氟路气密性检验时，其检漏压力为“2.5-2.8”Mpa，压力相对较高，且打压时没有分段进行，特别是压力达到较高值时，导致瞬间压力过高，管壁各部位不能即刻适应其的压力变化，高压将螺旋管的出水端内孔严重压瘪变形4、进行变径三通焊接时，外管焊接的高温无形中对变径三通内的螺旋管端进行退火处理，使得螺旋管端部分材料软化；再加上高压氮气的作用，使得螺旋管端严重变形。
处理措施：1、针对已生产并焊接好集水管的换热器，为尽量降低损失，保证产品质量采取以下方法进行验证，再确认是否用于生产。
首先，分别对应换热器单元各出水管，在各集水管立管处用φ10-φ12的钻头分别进行打孔，再通过目视和采用φ6.35铜管能否插入法，逐个检查各出水内孔是否符合要求；若验证没有问题，则对集水管各钻孔进行补焊后投入使用；若出现变形严重，阻力较大的换热器单元，应分别予以更换，再对集水管进行补焊后投入使用。
物理实验水螺旋实验报告
物理实验水螺旋实验报告实验名称：水螺旋实验实验目的：通过观察水螺旋的形成过程和特性，探究其物理原理；通过实验数据的测量与分析，验证理论公式的有效性。
实验原理：当将流体（如水）从较高的容器倾斜注入到一个较低的容器中时，由于地球的自转，流体在流动过程中受到科里奥利力的影响产生一种螺旋状的流动，即水螺旋。
这是由于科里奥利力的作用使流体在北半球向右偏转，而在南半球向左偏转。
实验装置：实验装置主要由两个容器组成，一个较高的容器用于盛放流体，一个较低且呈倾斜的容器用于接收流体。
实验装置中还需要一台水泵用于提供流体，以及一些测量流体性质的仪器，如流量计、温度计等。
实验步骤：1. 将较高的容器用水泵注满水，并连接好流量计和温度计等测量仪器。
2. 将较低且倾斜的容器放置在水槽内，确保其接收口位于水槽边缘并与较高容器相连。
3. 测量并记录流体的初始体积、温度等性质。
4. 打开水泵，使水从较高容器倾斜注入到较低容器中，并记录注入水的时间。
5. 观察流体在较低容器中形成的水螺旋，并记录其特征（如高度、直径等）。
6. 停止水泵，断开流体通路，记录结束时的流体性质和时间。
实验数据处理与分析：1. 测量数据的处理：将实验过程中记录的流体体积、温度等数据整理成表格或图表形式，便于进一步计算和分析。
2. 理论公式的应用：根据实验原理推导出的理论公式，与实验测量数据进行比较和验证，并计算相关的物理参数。
3. 结果分析与讨论：根据实验数据和理论分析结果，对比实验结果与理论预期是否一致，讨论可能的误差来源及其影响程度。
4. 实验误差的分析：对实验中可能存在的误差进行分析和估计，例如仪器精度、操作误差、环境因素等。
5. 结论与讨论：总结实验结果，回答实验目的所提出的问题，并对实验过程中的问题及可能的改进方向进行讨论。
实验总结：通过水螺旋实验，我们探究了科里奥利力的作用机制，并通过实验数据的测量与理论分析验证了科里奥利力的存在与影响。
实验结果与理论预测较为吻合，说明实验过程中的测量和分析方法是准确和可靠的。
流体综合实验报告分析
一、实验背景流体力学是研究流体运动规律及其与固体壁面相互作用的科学。
随着工业、交通、建筑等领域的发展，流体力学在各个领域的应用越来越广泛。
为了提高学生对流体力学知识的理解和应用能力，我们进行了流体综合实验。
二、实验目的1. 掌握流体力学基本实验方法，提高实验操作技能。
2. 验证流体力学基本理论，加深对流体运动规律的理解。
3. 分析实验数据，提高数据处理和分析能力。
4. 培养团队合作精神和创新意识。
三、实验内容1. 流体静力学实验：通过测量液体静压强，验证不可压缩流体静力学基本方程，掌握用测压管测量液体静水压强的技能。
2. 流体阻力实验：测定流体流经直管、管件和阀门时的阻力损失，验证在一般湍流区内雷诺准数与直管摩擦系数的关系曲线。
3. 流体流动阻力测定实验：测定流体流经直管、管件和阀门时的阻力损失，验证在一般湍流区内雷诺准数与直管摩擦系数的关系曲线。
四、实验方法与步骤1. 流体静力学实验：使用液式测压计测量液体静压强，记录数据，分析结果。
2. 流体阻力实验：通过测量不同雷诺准数下的流体阻力，绘制雷诺准数与直管摩擦系数的关系曲线。
3. 流体流动阻力测定实验：通过测量不同管件和阀门处的阻力损失，分析流体流动阻力的影响因素。
五、实验结果与分析1. 流体静力学实验：实验结果表明，液体静压强与测压管深度成正比，验证了不可压缩流体静力学基本方程。
2. 流体阻力实验：实验结果表明，在一般湍流区内，雷诺准数与直管摩擦系数呈非线性关系，验证了雷诺准数与直管摩擦系数的关系曲线。
3. 流体流动阻力测定实验：实验结果表明，管件和阀门对流体流动阻力有显著影响，其中弯头、三通等管件对阻力的影响较大。
六、讨论与心得1. 通过流体静力学实验，我们深入理解了不可压缩流体静力学基本方程，为后续学习流体动力学奠定了基础。
2. 流体阻力实验和流体流动阻力测定实验使我们认识到，在工程实践中，流体阻力对设备性能和能耗有重要影响。
因此，在设计过程中，应充分考虑流体阻力因素，以提高设备性能和降低能耗。
流体力学实验报告总结与心得
流体力学实验报告总结与心得1. 实验目的本次流体力学实验的目的是通过实验方法，对流体的流动进行定性和定量分析，掌握基本的流体流动规律和实验操作技能。
2. 实验内容本次实验主要分为两个部分：流体静力学的实验和流体动力学的实验。
在流体静力学实验中，我们测定了液体的密度、浮力、压力与深度的关系，并验证了帕斯卡定律。
在流体动力学实验中，我们测量了流体在管道中的速度分布，获得了流速与压强变化的关系，并通过管道阻力的实验验证了达西定理。
3. 实验过程与结果在实验过程中，我们依次进行了密度的测量、液体的浮力测定、压力与深度关系的测定、流速分布的测量和管道阻力的实验。
通过各项实验得到的数据，我们进行了数据处理和分析，得出了相应的曲线和结论。
在密度的测量实验中，我们使用了称量器和容量瓶，通过测定液体的质量和体积，计算出了液体的密度。
在测量液体的浮力时，我们使用了弹簧测量装置，将液体浸入弹簧中，通过测量弹簧的伸长量计算出液体所受的浮力。
在压力与深度关系的测定实验中，我们使用了压力传感器和水桶，通过改变水桶的水深，测量压力传感器的输出信号，得出了压力与深度的关系曲线。
在流速分布的测量实验中，我们使用了流速仪和导管，将流速仪安装在导管中不同位置，通过读出流速仪的示数，绘制出流速与导管位置的关系曲线。
在管道阻力的实验中，我们通过改变导管的直径和流速，测量压力传感器的输入信号，计算出阻力与流速的关系。
4. 结论与讨论通过以上实验和数据处理，我们得出了以下结论：1. 密度的测量实验验证了液体的密度与质量和体积的关系，得到了各种液体的密度数值，并发现不同液体的密度差异较大。
2. 测量液体的浮力实验验证了浮力与液体所受重力的关系，进一步加深了我们对浮力的理解。
3. 压力与深度关系的测定实验验证了帕斯卡定律，即液体的压强与深度成正比，且与液体的密度无关。
4. 流速分布的测量实验揭示了流体在导管中的流动规律，得到了流速随着导管位置的变化而变化的曲线，为后续的流体动力学研究提供了基础。
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重庆大学《计算流体力学与计算传热学基础》上机实验水平螺旋管内的对流换热过程
学生：刘伟文
学号：********
指导教师：***
专业：热能与动力工程
重庆大学动力工程学院
二O一五年六月
一、前言
螺旋管在热力、化工、石油及核工业等领域得到了广泛应用，螺旋管换热器也具有结构简单、传热系数高等优点。
它的传热系数比直管高，在相同空间里可得到更大的传热面积，布置更长的管道，减少了焊缝，提高了安全性。
尽管螺旋管的流体阻力增大，压降增大，但是其传热效率的提高导致能量的节约要高于因阻力增大而消耗的能量。
因此，螺旋管在许多行业得到普遍应用而倍受青睐。
在工程应用中，由于工艺要求，往往需将流体加热至规定的温度范围，传热是其中的基本单元操作，所以有必要对螺旋管的传热与流动特性进行研究。
从理论知识我们知道由于向心力的作用，流体从管中心部分由螺旋管内侧流向外侧壁面，因而造成了螺旋管内侧的低压区。
在压差作用下，流体从外侧沿着圆管的上部和下部壁面流回内侧。
这种流动是与管的轴向垂直的，也就是与流体的主体流动相垂直，称为二次流。
流体的这种二次流与轴向主流复合成螺旋式的前进运动。
这样，对于流体的传热传质，不仅可依靠流体的径向扩散，还有径向二次流的作用，相当于边界层进行了破坏，增强了流体传质。
二、GAMBIT建模
1、先建立一个半径为6的圆面。
2、将该圆面向X轴正方向移动120。
3、用圆面sweep形成螺旋柱体。
（绕Y轴正方向）
4、重复以上操作，得到如图所示几何体弯管。
5、设置边界层。
并应用至每个截面：
6、设置圆面的网格，选择pave方式，interval size 选择0.6，这样边界层网格与圆面中心网格过渡较平缓。
7、依次建立体网格。
8、检查网格质量。
最差网格为0.41，满足要求。
8、输出网格。
三、Fluent 计算
1、载入网格后，进行scale设置网格长度单位。
2、定义求解器。
3、定义能量方程，确定求解温度场。
4、定义湍流模型。
由于该算例是管内湍流流动，这里使用标准的K-e模型进行求解。
5、定义材料为液态水，物性参数取20°C时水的物性参数。
6、定义边界层条件。
（1）边界层流体区工质为水。
（2）管道进口定义为速度出口（流速为5m/s，进口湍流强度为5%，水力半径为螺旋管管半径0.006m，进口水温为300K）。
（3）管道出口定义为压力出口（湍流强度为5%，水力半径为0.006m）（4）壁面条件定义为恒温条件（tw=350K）
8、初始化（利用整个区域进行初始化）。
9、残差设定
10、求解计算。
迭代1000次，观察到400步时残差值已趋于稳定，表明管内流场已接近稳定，可以用于分析。
四、数据分析
1、建立分割面
在（-90，0）、（0,180）以45°为间隔取五个点，如图所示：
2、计算各截面的平均对流换热系数
参数设置如表所示
Mass-Weighted Average
Static Temperature (k) ----------------------------------------------------
angular=-45 302.88837将该温度复制至下图
最后算得
Area-Weighted Average
Surface Heat Transfer Coef. (w/m2-k)
----------------------------------------------------
angularwall=0 19720.918
依次计算可以得到（-90，0）、（0,180）各截面数据：
努塞尔数Nu 截面角度（°）温度（K）对流换热系数
（W/m2·K）
-90302.7010518368.947183.68947
-75302.8279119555.645195.55645
-45302.8883719720.918197.20918
0303.9122319946.016199.46016
45304.6919920366.144203.66144
90303.7642520582.428205.82428
180308.4860521009.771210.09771
五、结果分析
1、温度云图
2、显示速度矢量
将得到的数据输入到excel里，拟合出轴向换热系数随角度变化的曲线如下图所示：
据公式Nu=hd/λ,可得到周向平均Nu数的曲线，从曲线的走势来看Nu随角度增加，显然实验所得结果与理论值有误差。
可能是因为截面选取不够均匀，甚至部分截面选取有问题。
该实验结果中可求其平均值Nu=198.64
雷诺数Re=ρ*u*d/μ=998.2*5*0.008/0.001003=39808.57428
普朗特数Pr=μ*Cp/λ=0.001003*4182/0.6=6.991
δ=r/Rc=6/120=0.05
根据经验公式Nu=0.023*Re^0.85*Pr^0.4*δ^0.1=301.5926。