60°T形弯头内二次流特征

石油化工中普遍存在的T型弯头结构是诱发管路振动的重要因素，明晰弯头内流场特性，对于压力管道的长期稳定运行具有重要意义。本文研究设计并组装了模拟工业运行管路，观察段使用有机玻璃制作的60° T型弯头，采用三维粒子影像测速系统(PIV)和压力传感器测量管路中流体的二次流特征。通过流线图和速度矢量图，对比分析不同流速下管道内涡流的分布和运移规律。结果表明，60° T型弯头中存在一对大小不等的周期性交替摆动的涡，在一个周期内出现、增加、减少和消失，具有卡曼涡街和迪恩涡旋的部分特征。这两个涡交替变化的频率随流速增加呈指数型增大，管内流体压力脉动的幅值也随流速增加而升高，但管道正面的涡流规律基本不变。采用RNG k-ε模型结合二次上游插值(QUICK)方法、压力-速度耦合方程(SIMPLE)模拟管道侧面二次流变化规律，模拟结果与实验数据吻合度较高。研究结果为明晰T型弯头内涡流诱发管道振动规律及预防措施优化提供了理论依据。