泡沫体积的清扫速度的影响气泡在水平管道供水系统gydF4y2B一个
Jianyong胡gydF4y2B一个
1、2gydF4y2B一个,gydF4y2B一个
Chengzhi杨gydF4y2B一个3gydF4y2B一个,gydF4y2B一个
禹州张gydF4y2B一个
1、2gydF4y2B一个*,gydF4y2B一个红歌歌曲gydF4y2B一个4gydF4y2B一个,gydF4y2B一个苗族陆gydF4y2B一个1、2gydF4y2B一个,gydF4y2B一个
珍珠孟gydF4y2B一个
2、5gydF4y2B一个和gydF4y2B一个
金鑫张gydF4y2B一个
2、5gydF4y2B一个
- 1gydF4y2B一个测绘学与市政工程学院、浙江大学水资源和电力、杭州,中国gydF4y2B一个
- 2gydF4y2B一个工程研究中心的数字双盆浙江,杭州,中国gydF4y2B一个
- 3gydF4y2B一个河南水和电力工程咨询有限公司,郑州,中国gydF4y2B一个
- 4gydF4y2B一个能源与动力工程学院、华北水利水电大学中国郑州gydF4y2B一个
- 5gydF4y2B一个水利与环境工程学院、浙江大学水资源和电力、杭州,中国gydF4y2B一个
被困气泡在管道中显著影响供水系统的安全性和效率,可能会导致水锤,导致管道爆炸和中断。本研究调查的清扫速度气泡在水平管道通过分析单个气泡的受力计算和推导的理论表达式扫速度。物理模型实验和数值模拟进行检查清扫速度的变化对泡沫体积和无量纲泡沫体积。结果表明,清扫速度随泡沫体积,以及管道的直径显著影响气泡的运动。这些发现将有助于更好的理解在水平管道和气泡行为可以通知减轻风险的战略被困气泡,最终提高供水系统的安全性和可靠性。gydF4y2B一个
1介绍gydF4y2B一个
建设长距离供水工程是一种最直接的方法,以确保水资源的优化配置,并已成为供水的主要手段为全世界缺水城市和地区(gydF4y2B一个Zhang et al ., 2015gydF4y2B一个;gydF4y2B一个李et al ., 2018gydF4y2B一个;gydF4y2B一个通用电气et al ., 2022gydF4y2B一个)。这些项目需要复杂流体运输系统配备了长管道流量大,压力高,许多分支,广泛和复杂地形条件。他们的操作安全要求非常高(gydF4y2B一个莱拉et al ., 2016gydF4y2B一个;gydF4y2B一个王et al ., 2022gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Zhang et al ., 2023gydF4y2B一个)。困空气是主导因素可能引起管道破裂压力管道运输系统,它的一个主要潜在风险,威胁供水工程的安全运行。气泡的速度全面反映了流体在管道的能力携带空气的口袋,可以用作衡量估计气泡的运动和保持水管道。gydF4y2B一个
多的研究都是研究运动状态进行的,形态变化,气泡和物理过程的水管道。gydF4y2B一个本杰明T, 1968gydF4y2B一个数量决定了弗雷德清扫速度对应的气泡在水平管道基于理论分析。gydF4y2B一个Bendiksen (1984)gydF4y2B一个进行物理模型实验使用水平管道的直径范围从0.02到0.05 m,并证明了现有的滑移速度。gydF4y2B一个Escarameia et al。(2005)gydF4y2B一个发现泡沫的速度在封闭管道直接与管道的直径成正比。气泡的速度增加的管道直径的增加。gydF4y2B一个杨et al。(2007)gydF4y2B一个表明,压力会影响控制气液相互作用的物理机制,并相应地影响气泡的动力学。气泡的动力学过程中有着重要的作用,它决定气液流化系统的迁移现象。gydF4y2B一个Pothof (2011)gydF4y2B一个认为气泡的无量纲速度一个出口管n泡沫体积和管径有关。以前的研究者发现泡沫席卷速度与管径,管倾向,和重力加速度。然而,有一个缺口泡沫体积的影响,表面张力等参数对泡沫彻底的速度。gydF4y2B一个倪et al。(2008)gydF4y2B一个相信泡沫仅仅是受到表面张力和浮力的影响。gydF4y2B一个刘et al。(2008)gydF4y2B一个提出了修正关系之间的摩擦系数空气相和水相用理论和实验分析。gydF4y2B一个王et al。(2019)gydF4y2B一个使用水平管道进行空气两相流实验,并推导出空气相和水相之间的摩擦系数。gydF4y2B一个
一个数字的数值模拟方法也提出了研究气泡的运动定律在管道。界面追踪方法(gydF4y2B一个贾法里,Okutucu-Ozyurt 2016gydF4y2B一个;gydF4y2B一个吴et al ., 2021gydF4y2B一个;gydF4y2B一个王et al ., 2023gydF4y2B一个等)、MAC(标记和细胞技术)模型(gydF4y2B一个桑托斯et al ., 2012gydF4y2B一个)等,介绍了。等接口捕捉方法水平集(gydF4y2B一个Zhang et al ., 2013gydF4y2B一个;gydF4y2B一个翟et al ., 2021gydF4y2B一个;gydF4y2B一个阿明和Majid Eshagh, 2020gydF4y2B一个),受到(体积的液体)(gydF4y2B一个你们et al ., 2020gydF4y2B一个;gydF4y2B一个穆罕默德et al ., 2020gydF4y2B一个;gydF4y2B一个李et al ., 2021gydF4y2B一个),和CLSVOF模型也被广泛使用。gydF4y2B一个歌(2011)gydF4y2B一个证明当计算气泡的速度席卷使用对流输运方程,使用CLSVOF气液两相流模型的精度更精确的水平集模型和受到模型。CLSVOF模型也是用来模拟气泡上升过程。该模型不仅可以克服水平集和受到方法的缺点,但也受益于这两种方法的优势(gydF4y2B一个商et al ., 2017gydF4y2B一个;gydF4y2B一个通用电气et al ., 2020gydF4y2B一个)。gydF4y2B一个
研究人员使用机器学习的方法来分析的速度和形状从物理模型实验获得的气泡。这些方法的精度更精确的比较与实证方程(gydF4y2B一个邓et al ., 2019gydF4y2B一个)。gydF4y2B一个贝克et al。(2020)gydF4y2B一个提出了semi-theoretical相关开发从一个稳态气泡数密度输运方程预测分布的局部泡沫的大小。获得治理空气相互作用的物理机制,一种新的方法来确定泡沫提出了速度大小(gydF4y2B一个瞿et al ., 2020gydF4y2B一个)。gydF4y2B一个乔治•et al . (2016)gydF4y2B一个提供了实验方法观察气泡的运动通过光场相机,然后分析了流动特性和气泡的分布。gydF4y2B一个Himr (2015)gydF4y2B一个观察被困空气管道使用高速摄像机和工作台,并确定相关的运动定律被困的空气。为了描述气液两相流;gydF4y2B一个Baranivignesh et al。(2019)gydF4y2B一个提出了一种新的观察方法,可以在本地测量气液两相流使用粒子图像测速仪(PIV)技术,他们验证测量泡沫尺寸误差很小。光流法是一个技术用于检测水下气体(gydF4y2B一个Sandsten和安德森,2012gydF4y2B一个)。gydF4y2B一个徐et al ., 2020gydF4y2B一个为水下气体,设计一个自动检测方法,并预测水下气体的运动通过使用Farneback光流的方法。光流方法的系统误差分析速度的测量是有效的通过比较利用互相关方法使用PIV技术(gydF4y2B一个刘et al ., 2015gydF4y2B一个)。gydF4y2B一个
气泡的清扫速度是一个重要的指标来评估供水系统的承载能力。目前,全面的理解速度仍然是不够的。同时,从不同的研究获得的结论缺乏一致性。本文研究气泡在水平的运动水管道实验和数值,和泡沫全面计算公式的推导速度力量的基础上分析。然后,泡沫体积和管径的影响泡沫席卷速度进行了探讨。gydF4y2B一个
2理论分析gydF4y2B一个
在实际工程中,管道可以水平或与某些斜坡根据实际施工条件。为了简化实际工程的复杂性,我们只考虑水平管道在这项研究。我们首先定义无量纲泡沫体积为:gydF4y2B一个
在哪里gydF4y2B一个ngydF4y2B一个是无量纲的泡沫体积,gydF4y2B一个VgydF4y2B一个bgydF4y2B一个是泡沫的体积,gydF4y2B一个DgydF4y2B一个水管道的直径。gydF4y2B一个
的情况gydF4y2B一个ngydF4y2B一个> 0.8,空气在管道主要是空气的口袋的形式,即,the bubbles gathers together, and the sweeping velocity of the air pocket is mainly affected by the diameter and inclination of the pipeline. For the situation ofngydF4y2B一个< 0.8,空气主要是在分散泡沫。气泡的全民运动规律还缺乏。在本节中,速度力量和全面的气泡在水平管道进行了分析。gydF4y2B一个
当gydF4y2B一个ngydF4y2B一个< 0.8时,气泡在水平管道主要是受浮力的影响,管道的侧壁的支持力量,水流的阻力、摩擦阻力侧墙的管道,和表面张力。在水平管中的流体速度很小,合力作用于气泡在水平方向上是零,和泡沫仍然仍然接近的顶壁管。gydF4y2B一个图1gydF4y2B一个说明了单个气泡的受力分析在水平管道。gydF4y2B一个FgydF4y2B一个DgydF4y2B一个是阻力,gydF4y2B一个FgydF4y2B一个fgydF4y2B一个的摩擦阻力侧墙的管道泡沫,gydF4y2B一个FgydF4y2B一个NgydF4y2B一个的支持力量是侧墙的管道泡沫,gydF4y2B一个FgydF4y2B一个BgydF4y2B一个是浮力,gydF4y2B一个FgydF4y2B一个年代gydF4y2B一个是泡沫的表面张力gydF4y2B一个FgydF4y2B一个SYgydF4y2B一个表面张力的垂直分量gydF4y2B一个FgydF4y2B一个深圳gydF4y2B一个表面张力的水平分量。如果垂直和水平方向的合力为零,泡沫将坚持管壁。gydF4y2B一个
图1gydF4y2B一个。受力分析单个气泡在水平管道。gydF4y2B一个
水平方向:gydF4y2B一个
垂直方向:gydF4y2B一个
阻力的表达式gydF4y2B一个FgydF4y2B一个DgydF4y2B一个如下:gydF4y2B一个
在哪里gydF4y2B一个
在哪里gydF4y2B一个VgydF4y2B一个BgydF4y2B一个在管道泡沫的体积,gydF4y2B一个
在哪里gydF4y2B一个
在哪里gydF4y2B一个
3物理模型实验gydF4y2B一个
3.1实验装置gydF4y2B一个
图2gydF4y2B一个说明了实验装置中使用的物理模型实验研究。在恒定的温度和压强下进行的实验环境。温度是25°C标准大气压力和温度。gydF4y2B一个图2一个gydF4y2B一个显示了全景克的设施主要包括三个部分:一个空气两相流试验平台,数据采集系统和图像采集系统。空气与两相流测试平台主要包括供水模块、空中传输模块,和泡沫运动观测模块。管道材料实际工程中常用的混凝土。在我们的实验中,我们使用透明塑料管可视化泡沫管道内的运动。管道的材料可能影响的动态流体阻力的影响通过侧壁。然而,我们不输入错误造成差异的侧壁材料在这个研究。数据采集系统不仅可以收集等流动速度的特点,而且还控制流的速度和气泡的体积。图像采集系统主要包括高速相机。为了提高图像的质量和精度,实验装置是配备了高精度和高速摄像机和一个内置的12位CMOS传感器。相机的分辨率包括1920×1080、1280×1024,和800×600,最低的5×5μm像素。 In this experiment, we have used a camera with a resolution of 1920 × 1,080 with a minimum pixel of 5 × 5 μm. The sensitivity is 12,000–3000 ISO monochrome, 4,800–1200 ISO color, shutter speed 3 μs to 41.667 ms. The velocity and state of bubble initiation were recorded using the high speed camera. The image acquisition system is shown in图2 dgydF4y2B一个。电磁流量计用于测量液体的实时速度。电磁流量计的测量范围是0-15 m / s,和流速精度为0.005 m / s。电磁流量计的布局所示gydF4y2B一个图2 bgydF4y2B一个。空气流量测量组装所示gydF4y2B一个图2 cgydF4y2B一个。这些设施是用来探索气泡在水平管道的动态与不同的倾向和直径。gydF4y2B一个
图2gydF4y2B一个。实验设备:gydF4y2B一个(一)gydF4y2B一个设施的全景图,gydF4y2B一个(B)gydF4y2B一个电磁流量计,gydF4y2B一个(C)gydF4y2B一个空气流量测量装置,gydF4y2B一个(D)gydF4y2B一个图像采集系统。gydF4y2B一个
高速摄像机采集图像的频率500帧每秒。气泡的速度可以由使用不同的图像帧之间的距离和时间间隔,在泡沫和水流速之间的区别是滑移速度gydF4y2B一个vgydF4y2B一个年代gydF4y2B一个和气泡速度比水流速滑移速度的比率gydF4y2B一个KgydF4y2B一个年代gydF4y2B一个。gydF4y2B一个
在哪里gydF4y2B一个vgydF4y2B一个年代gydF4y2B一个滑移速度(米/秒),gydF4y2B一个vgydF4y2B一个wgydF4y2B一个水管道的速度(米/秒),gydF4y2B一个vgydF4y2B一个bgydF4y2B一个是泡沫速度(米/秒),然后呢gydF4y2B一个KgydF4y2B一个年代gydF4y2B一个是滑率。gydF4y2B一个
此外,研究管道的直径的影响气泡的速度席卷,DN100和DN200管道使用。他们都是水平管道的长度2米。DN200管道的直径0.2米,DN100管道的直径是0.1米。gydF4y2B一个
3.2实验结果gydF4y2B一个
本实验主要研究泡沫的清扫速度水平水管道。使用不同管道直径(DN100和DN200),水平管道,安排和泡沫的大小不同,我们收集的数据使用图像采集系统和数据采集系统,并探讨了在不同条件下气泡的清扫速度。然后分析了气泡速度和困气的影响与理论分析相结合,并确定压力,流量、管道和其他数据。在数值模拟和理论分析,研究了一个泡沫。然而,在实验部分,由于实验装置的限制,一些泡沫产生的管道。我们忽略了潜在的错误由于气泡之间的相互作用。gydF4y2B一个
DN100和DN200水平管道,泡沫席卷速度测试在不同工作条件下进行了通过控制参数包括长轴的泡沫,泡沫体积,体积无量纲泡沫,泡沫速度,滑移速度和滑动率gydF4y2B一个表1gydF4y2B一个显示了使用DN100管道进行的实验结果。实验的结果使用DN200管道中列出gydF4y2B一个表2gydF4y2B一个。gydF4y2B一个
表1gydF4y2B一个。实验的结果使用DN100水平管道。gydF4y2B一个
表2gydF4y2B一个。实验结果的泡沫开始移动DN200水平管道。gydF4y2B一个
全面的变化速度气泡的泡沫体积和无量纲泡沫体积n在两个不同的管道直径(DN100和DN200)所示gydF4y2B一个图3gydF4y2B一个。在这项研究中,泡沫体积变化0到的范围之内gydF4y2B一个
图3gydF4y2B一个。全面的气泡速度的变化gydF4y2B一个(一)gydF4y2B一个泡沫体积和gydF4y2B一个(B)gydF4y2B一个无量纲泡沫体积使用DN100和DN200管道从实验获得。gydF4y2B一个
4数值模拟gydF4y2B一个
我们建立了一个三维水平管道数值模型使用相同的参数作为物理模型实验,包括速度在管道的水,气泡的参数等。三维数值模型的示意图所示gydF4y2B一个图4gydF4y2B一个。与实验研究的一部分,管道的直径0.2米为DN100 DN200和0.1。gydF4y2B一个
图4gydF4y2B一个。原理图的三维数值模型。gydF4y2B一个
通过处理数值模拟的计算结果,泡沫席卷速度,泡沫移动模式,和泡沫形状的变化与不同管道直径和泡沫参数在水平管道进行了分析。管道横截面的流体动力学得到的三维数值模型。gydF4y2B一个图5gydF4y2B一个显示了气泡的运动从数值模拟获得,蓝色部分表示水阶段,红色部分表示空气阶段。gydF4y2B一个
图5gydF4y2B一个。流程图的泡沫开始移动DN200管道图。gydF4y2B一个(一)gydF4y2B一个条件下的长轴0.012米,中间的轴是0.012米,和短轴0.008米;gydF4y2B一个(B)gydF4y2B一个条件下的长轴0.067米,中间的轴是0.026米,和短轴是0.024米。gydF4y2B一个
图5一个gydF4y2B一个显示了启动过程的气泡DN200的条件下水平管道长轴0.012米,中间的轴是0.012米,和短轴是0.008米。在初始阶段,(体积分数是1,水的速度是0.05米/秒。介绍了泡沫的前端观察部分。这个时候,泡沫主要是浮力和阻力的影响。泡沫移动到附近的侧墙的管道,然后方法侧壁表面张力的作用下,管道的摩擦阻力。从今以后,泡沫往往是稳定的。泡沫稳定后,我们逐渐增加了水的流量,增加率不超过0.02 m / s。水流变得稳定后,我们又增加了流量,直到泡沫了。当水的速度达到0.196 m / s,泡沫席卷缓慢,初期的气泡滑移速度缓慢增加缓慢,直到洗前观察部分的水流。气泡移动接近管道侧壁的整个过程。gydF4y2Ba
图5 bgydF4y2B一个显示泡沫开始的运动过程中DN200水平管道,长轴的条件下是0.067米,中间的轴是0.026米,和短轴是0.024米。当流量增加到0.274米/秒,两个泡沫(泡沫分裂之后)被水冲垮了观察的部分流在不同流速度和加速度。gydF4y2B一个
图6gydF4y2B一个显示DN200水平管道的简化条件下的长轴0.024米,中间的轴是0.026米,和短轴是0.024米,蓝色部分是水相,红色部分是空气的阶段,和黑色是简化。启动后的泡沫,泡沫周围的流场变化,周围的水流和泡沫。上面的简化泡沫的前端是稀疏的,和下面的简化的前端有一个高密度的泡沫。我们认为原因是阻碍当泡沫溢出部分面积是靠近墙,导致上面的稀疏优化泡沫的前端和密集的流线低于泡沫的前端。水流绕过了泡沫,泡沫逐渐的后端返回一个统一的流场。当泡沫洗观察部分的水流,整个流场返回统一的流场,和其他工作条件下的流场是类似于在这种工作状态。gydF4y2B一个
图6gydF4y2B一个。泡沫的流水线开始朝着DN200水平管道。gydF4y2B一个
为了简化的观察气泡,气泡运动的形状在不同工作条件下所示gydF4y2B一个图7gydF4y2B一个,黑色部分是泡沫和浅蓝色部分是水阶段。泡沫填充到管后,它变成了椭圆形由于表面张力的影响和其他部队。期间在管壁附近,形状不断变化;短轴长和长轴变短。在管壁附近,从椭圆形变为即泡沫概要文件。在向前移动的气泡吸附在管壁上,气泡的长轴略有变化,但整体形状仍然即直到观察部分的冲了出去。gydF4y2B一个
图7gydF4y2B一个。移动的气泡的形状在DN200水平管道。gydF4y2B一个(一)gydF4y2B一个条件下的长轴0.064米,中间的轴是0.064米,和短轴0.064米;gydF4y2B一个(B)gydF4y2B一个条件下的长轴0.012米,中间的轴是0.012米,和短轴0.008米;gydF4y2B一个(C)gydF4y2B一个条件下的长轴0.024米,中间的轴是0.02米,和短轴0.017米;gydF4y2B一个(D)gydF4y2B一个条件下的长轴0.067米,中间的轴是0.026米,和短轴0.024米;gydF4y2B一个(E)gydF4y2B一个条件下的长轴0.095米,中间的轴是0.028米,和短轴0.024米;gydF4y2B一个(F)gydF4y2B一个条件下的长轴0.15米,中间的轴是0.031米,和短轴是0.025米。gydF4y2B一个
在gydF4y2B一个图7gydF4y2B一个,最初的部分泡沫吸附在管壁的形状填充管是半椭圆形。当吸附在管壁上,长轴不断拉长,短轴不断缩短的表面张力的作用下,浮力。与阻力的增加,泡沫逐渐分裂成两半椭圆形泡沫和观察部分在不同运动的冲了出去。gydF4y2B一个
DN100和DN200水平管道,数值模拟的泡沫彻底的速度在不同工作条件下进行。仿真结果所示gydF4y2B一个表3gydF4y2B一个,gydF4y2B一个4gydF4y2B一个。它可以看到从速度数据gydF4y2B一个表3gydF4y2B一个,gydF4y2B一个4gydF4y2B一个在水平管道,气泡的清扫速度影响因素如泡沫体积和管径。在水平管道具有相同直径、气泡的清扫速度增加而增加泡沫体积。达到一定临界值时,泡沫的清扫速度的变化往往是温柔。gydF4y2B一个
表3gydF4y2B一个。数值模拟结果的泡沫开始移动DN100水平管道。gydF4y2B一个
表4gydF4y2B一个。gydF4y2B一个TgydF4y2B一个他的数值模拟结果DN200水平管道泡沫开始移动。gydF4y2B一个
图8gydF4y2B一个显示了气泡的清扫速度的变化获得的泡沫体积和无量纲泡沫体积与DN100和DN200管道进行数值模拟。结果非常相似与获得物理模型实验。气泡在水平管道的清扫速度增加泡沫体积的增加。此外,全面气泡速度明显高于在大直径管道,在一个小直径管道。估计使用无量纲泡沫体积,气泡的速度席卷DN200管道也高于DN100管道。gydF4y2B一个
图8gydF4y2B一个。全面的气泡速度的变化gydF4y2B一个(一)gydF4y2B一个泡沫体积和gydF4y2B一个(B)gydF4y2B一个无量纲泡沫体积获得与DN100和DN200管道进行数值模拟。gydF4y2B一个
5的讨论gydF4y2B一个
清扫速度的数值模拟结果的气泡在水平管道,不同管道直径与理论计算的结果提出了在第二节。gydF4y2B一个图9gydF4y2B一个,gydF4y2B一个10gydF4y2B一个显示的比较全面的理论计算和数值模拟结果的气泡速度DN100管道和DN200管道,分别。gydF4y2B一个
图9gydF4y2B一个。比较全面的气泡的速度gydF4y2B一个(一)gydF4y2B一个泡沫体积和gydF4y2B一个(B)gydF4y2B一个无量纲泡沫体积获得DN100水平管道进行了理论计算和数值模拟。gydF4y2B一个
图10gydF4y2B一个。比较全面的气泡的速度gydF4y2B一个(一)gydF4y2B一个泡沫体积和gydF4y2B一个(B)gydF4y2B一个无量纲泡沫体积获得DN200水平管道进行了理论计算和数值模拟。gydF4y2B一个
可以感知gydF4y2B一个图9gydF4y2B一个DN100水平管道,当泡沫体积小于1.25×10gydF4y2B一个−5gydF4y2B一个,理论计算值大于数值模拟的结果。当泡沫体积大于1.25×10gydF4y2B一个−5gydF4y2B一个,理论计算值小于数值模拟的结果。当gydF4y2B一个ngydF4y2B一个小于1.5×10gydF4y2B一个−2gydF4y2B一个,理论计算值大于数值模拟的结果。当gydF4y2B一个ngydF4y2B一个大于1.5×10吗gydF4y2B一个−2gydF4y2B一个,理论计算值小于数值模拟的结果。所示gydF4y2B一个图10gydF4y2B一个DN200水平管道,当泡沫体积小于1×10gydF4y2B一个−5gydF4y2B一个,泡沫席卷速度的数值模拟结果符合理论计算值;当泡沫体积大于1×10gydF4y2B一个−5gydF4y2B一个,泡沫大规模数值模拟的速度比理论计算值略大,平均错误率小于3%;当gydF4y2B一个ngydF4y2B一个小于1.5×10gydF4y2B一个−3gydF4y2B一个数值模拟结果符合理论计算值;当gydF4y2B一个ngydF4y2B一个大于1.5×10吗gydF4y2B一个−3gydF4y2B一个,理论计算值小于数值模拟的结果。gydF4y2B一个
上面的公式推导出用于计算气泡的速度席卷,当时与测量结果的物理实验来验证公式的可靠性。gydF4y2B一个图11gydF4y2B一个,gydF4y2B一个12gydF4y2B一个显示,实验结果和理论计算结果的比较全面的气泡速度DN100管道和DN200管道,分别。gydF4y2B一个
图11gydF4y2B一个。比较全面的气泡的速度gydF4y2B一个(一)gydF4y2B一个泡沫体积和gydF4y2B一个(B)gydF4y2B一个无量纲泡沫体积获得DN100水平管道进行物理实验和理论计算的结果。gydF4y2B一个
图12gydF4y2B一个。比较全面的气泡的速度gydF4y2B一个(一)gydF4y2B一个泡沫体积和gydF4y2B一个(B)gydF4y2B一个无量纲泡沫体积获得DN200水平管道进行物理实验和理论计算的结果。gydF4y2B一个
它可以感知gydF4y2B一个图11gydF4y2B一个,gydF4y2B一个12gydF4y2B一个在DN100水平管道,当泡沫体积小于1×10gydF4y2B一个−5gydF4y2B一个,实验结果大于理论计算值;当泡沫体积大于1×10gydF4y2B一个−5gydF4y2B一个,实验结果与理论计算值基本一致。当无量纲泡沫体积gydF4y2B一个ngydF4y2B一个小于2×10gydF4y2B一个−2gydF4y2B一个,实验结果是低于理论计算值。当gydF4y2B一个ngydF4y2B一个大于2×10gydF4y2B一个−2gydF4y2B一个,实验结果与数值模拟结果基本一致。DN200的水平管道,当泡沫体积小于1.25×10gydF4y2B一个−5gydF4y2B一个,实验结果是小于理论计算的结果。当泡沫体积大于1.25×10gydF4y2B一个−5gydF4y2B一个,实验结果大于理论计算的结果。当gydF4y2B一个ngydF4y2B一个小于2.2×10gydF4y2B一个−2gydF4y2B一个,实验结果大于理论计算结果;当gydF4y2B一个ngydF4y2B一个大于2.2×10吗gydF4y2B一个−2gydF4y2B一个,实验结果是小于理论计算的结果。gydF4y2B一个
数值模拟结果在水平管道直径不同,相比之下,泡沫席卷速度来衡量实验在同样的工作条件。gydF4y2B一个图13gydF4y2B一个,gydF4y2B一个14gydF4y2B一个显示的物理实验和数值模拟结果比较全面的气泡速度DN200水平管道,分别。DN100的水平管道,当泡沫体积小于5×10gydF4y2B一个−6gydF4y2B一个,实验结果大于该数值模拟结果;当泡沫体积大于5×10gydF4y2B一个−6gydF4y2B一个,物理实验结果小于数值模拟的结果。当gydF4y2B一个ngydF4y2B一个小于5×10gydF4y2B一个−3gydF4y2B一个,实验结果大于该数值模拟结果;当gydF4y2B一个ngydF4y2B一个大于5×10吗gydF4y2B一个−3gydF4y2B一个,实验结果是小于数值模拟的结果。DN200的水平管道,当泡沫体积小于1.25×10gydF4y2B一个−5gydF4y2B一个,实验结果是小于数值模拟结果;当泡沫体积大于1.25×10gydF4y2B一个−5gydF4y2B一个,实验结果大于该数值模拟结果。当gydF4y2B一个ngydF4y2B一个小于2.3×10gydF4y2B一个−3gydF4y2B一个,实验结果是小于数值模拟结果;当gydF4y2B一个ngydF4y2B一个大于2.3×10吗gydF4y2B一个−3gydF4y2B一个,实验结果大于该数值模拟结果。gydF4y2B一个
图13gydF4y2B一个。比较全面的气泡的速度gydF4y2B一个(一)gydF4y2B一个泡沫体积和gydF4y2B一个(B)gydF4y2B一个无量纲泡沫体积获得DN100水平管道进行物理实验和数值模拟的结果。gydF4y2B一个
图14gydF4y2B一个。比较全面的气泡的速度gydF4y2B一个(一)gydF4y2B一个泡沫体积和gydF4y2B一个(B)gydF4y2B一个无量纲泡沫体积获得DN200水平管道进行物理实验和数值模拟的结果。gydF4y2B一个
一般来说,数值模拟结果与物理模型实验的结果非常吻合。全面的速度从数值模拟获得高于实验结果。此外,数值模拟的误差更小的比较与实验。一般来说,泡沫管道清扫速度的增加与增加直径的管道和无量纲泡沫体积。结果证实了先前的研究发现,速度是受这两个因素的影响。此外,通过比较理论结果与实验和数值结果,在这项研究中提出的理论表达式可以验证,提供一个简单的方法来估计泡沫管道的全面的速度。gydF4y2B一个
6结论gydF4y2B一个
本文给出见解的清扫速度气泡在水平管道供水系统。我们首先分析了部队行动在单个气泡在水平管道上,并提供一个理论表达式计算气泡的速度。物理模型实验进行了不同参数的气泡和管道。全面的变化速度的泡沫体积和无量纲泡沫体积实验确定。然后我们与相同的初始设置进行数值模拟实验和分析流线,速度场以及气泡的速度席卷。结论如下:gydF4y2B一个
第一,清扫速度的气泡在水平管道从理论计算、模拟仿真和实验符合得很好。结果表明,气泡的清扫速度增加而增加泡沫体积。当泡沫体积小于2.8×10gydF4y2B一个−5gydF4y2B一个气泡的速度席卷DN100管道从0.05 m / s, 0.23米/秒;当泡沫体积大于1.8×10gydF4y2B一个−5gydF4y2B一个,彻底的速度达到一个稳定的状态在0.23 m / s。当泡沫体积小于3.1×10gydF4y2B一个−5gydF4y2B一个气泡的速度席卷DN200管道增加从0.06 m / s, 0.28米/秒;当泡沫体积大于1.7×10gydF4y2B一个−5gydF4y2B一个,彻底的速度达到一个稳定的状态在0.28 m / s。gydF4y2B一个
此外,气泡的移动过程可分为四个阶段:依恋,泡沫泡沫席卷,泡沫滑,气泡脱离墙上。当水速度较低时,气泡留在原来的形状的多重作用下几个部队。当水的速度增加到空气的速度席卷泡沫,泡沫的形状变化,泡沫变形显著,然后分裂成两个泡沫。机械平衡的泡沫破了,泡沫进入滑动状态。这个时候,泡沫接近的一面墙上的管道移动,速度比水低速度和泡沫。一段时间后,泡沫可能脱离墙上。泡沫速度增加,泡沫是由水流冲垮了观察的部分。gydF4y2Ba
数据可用性声明gydF4y2B一个
最初的贡献提出了研究中都包含在本文/辅料,可以针对相应的作者进一步询问。gydF4y2B一个
作者的贡献gydF4y2B一个
概念化、JH CY, YZ;方法论、JH、CY, YZ;原创作品草稿,JH和YZ;ZM评选writing-review和编辑,ML,和生理改变;监督、海关;项目管理、海关;融资收购,JH。所有作者的文章和批准提交的版本。gydF4y2Ba
资金gydF4y2B一个
这项工作是支持的关键的共同基金中国浙江省自然科学基金(没有。LZJWZ22E090004)。gydF4y2B一个
确认gydF4y2B一个
我们非常感激那些评论家的建设性的意见和建议。gydF4y2B一个
的利益冲突gydF4y2B一个
作者CY受雇于河南水和电力工程咨询有限公司有限公司gydF4y2B一个
其余作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。gydF4y2B一个
出版商的注意gydF4y2B一个
本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。gydF4y2B一个
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关键词:gydF4y2B一个泡沫体积,管径、受力分析、水平管道,气泡,供水系统,全面的速度gydF4y2B一个
引用:gydF4y2B一个胡锦涛J,杨C,张Y,孟歌H,鲁米,Z和张J(2023)泡沫体积的清扫速度的影响气泡在水平管道供水系统。gydF4y2B一个前面。地球科学。gydF4y2B一个11:1214713。doi: 10.3389 / feart.2023.1214713gydF4y2B一个
收到:gydF4y2B一个2023年4月30日;gydF4y2B一个接受:gydF4y2B一个2023年5月22日;gydF4y2B一个
发表:gydF4y2B一个2023年6月1日。gydF4y2B一个
编辑:gydF4y2B一个
魏通用电气gydF4y2B一个郑州大学,中国gydF4y2B一个版权gydF4y2B一个©2023,杨,张、歌曲、陆、孟和张。这是一个开放分布式根据文章gydF4y2B一个知识共享归属许可(CC)。gydF4y2B一个使用、分发或复制在其他论坛是允许的,提供了原始作者(年代)和著作权人(s)认为,最初发表在这个期刊引用,按照公认的学术实践。没有使用、分发或复制是不符合这些条件的允许。gydF4y2B一个
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