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图3-15 曲线收敛图

图3-15速度矢量图

由速度矢量图可以知道,模拟了一个管道,有材料的入口和出口,从图上可以看出入口在下面,出口在上面。因为出口和入口的直径我都设置了只有8mm,所以入口速度比出口速度快,这点管道越长越为明显。

由曲线收敛图可以看出,尽管管道装的混凝土是比较复杂的固液混合成分,但在比较简单且合适的模型中仿真时依然能够收敛,这说明计算过程并不存在问题,说明我选取的计算精度还算合理,网格的画分的疏密程度也可以。 由压力云图得知从入口到出口,材料对管道的压力逐渐增加。

综合考虑管道内部压力场与速度场的分析得知,随着直径的增加管道内部压力场减小,有利于减小管道壁的受压,而管道内部速度场同样也减小,不利于液体流动,但当管道直径增加是液体对管道的压力影响将降低。

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第4章 进行实验来与Fluent仿真相对照

4.1 实验设备与材料

真空泵、皮管、水桶、胶带、玻璃管、密封胶、木片、塑料容器、沙子(小于4.75毫米)、水泥(325#)、少许玻璃纤维。

图4-1 玻璃纤维

图4-2 真空泵

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4.2 实验基本原理和进行实验

先行备好实验设备,把塑胶容器上下底盖用密封胶密封,保证容器不漏水。把玻

璃管插入皮管中,玻璃管外圆直径一定要比皮管的内直径大,这样玻璃管插入皮管时能保证被皮管卡住,从而保证密封性。在玻璃管上挠上适当的胶带插入塑胶容器的盖子上的孔中。这上述几个步骤中都要保证密封性,所以玻璃管挠上胶带后要慢慢旋入盖子中开的8毫米的孔中,所选的的这些管子大小一定要合适。然后,在水桶中加入清水,把水泥、沙子、少许分开好的玻璃纤维加入水桶中,戴上皮手套进行搅拌,等搅拌均匀后把已经插好在塑料容器中的皮管放入水桶里,然后开启真空泵,对容器进行抽真空,这样桶中的混凝土就会源源不断的被抽入塑料容器中。

图4-3 搅拌好玻璃纤维混凝土

图4-4 抽真空前

图4-5 正在抽真空

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4.3 测得的实验数据与仿真分析的数据相比较

测进口压力

将下端流入进口接到u水银管上,然后在上端用真空泵抽真空,此时u型水银管的一侧水银不断上升,待水银位置稳定读取其数值为0.62*105Pa。

测出口压力

将模型上端的管子直接接到u型水银管处,然后用真空泵抽取,待水银不在上升是读取其数值,得到出口压力0.44*105Pa。 测时间

实验所需时间为60s,仿真所需时间为40s。

4.4 对实验结果与仿真结果进行探讨

由于实验设备和时间有限,仿真中玻璃纤维、沙子、混凝土和水的配量不能定义,

所以实验时只能重复试样找到自己认为比较合理且易抽真空的状态,再加上抽真空时可能漏气,所以实验测得地压力,速度与仿真的结果有差异。但容器的大小与仿真时的模型一致,上下盖开的孔也是一样。实验中用U型测得地进、出口压力为0.62*105Pa、0.44*105Pa。仿真时进出口压力别是0.55*105Pa、0.41*105Pa。材料充满容器所需时间为60s,仿真所用时间为40s。这说明实验设备有漏气的可能,或者材料粘度过大。若能准确测得进出口压力和充填时间,这有可能用参数反求法得知玻璃纤维增强混凝土的粘度系数,惯性系数等。

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