管道流

“管道流模块”包含内置的物理场接口，用于定义管道或通道系统内流体的动量、能量和质量守恒。管道流 接口用于计算不同形状的管道和通道中的速度场和压力场，通过一维假设的曲线段或直线来近似管道流动。这些线可以在二维或三维中绘制，以更简单地表示空心管的结构。

对于使用 CFD 模块和传热模块的用户，我们还提供了管接头 多物理场耦合功能，用于分析管道系统在大体积流体中的开放情况。此特征将一维管段（使用管道流 接口建模）与三维单相流体相耦合，确保质量通量和压力的连续性，而无需考虑方向的限制。

传热

管道传热 接口用于模拟不同形状的管道和通道中的传导传热和对流传热，其中通过设置流体速度和压力的先验 条件，并使用一维能量平衡原理来确定曲线段或直线中的温度分布。这些线可以在二维或三维中绘制，以简化表示空心管的形状。此外，还提供一个具有壁（包括多层壁和包层）传热建模功能的选项。非等温管道流 接口对该物理场接口进行了扩展，提供了方程来计算未知的速度场和压力场。有关三维湍流模型或涉及表面对表面辐射的问题，您可以在“传热模块”中找到更详细的传热分析描述。

管的力学分析

管力学 接口可用于计算管在各种载荷（例如内压、接合力和轴向曳力）下的应力和变形。流体-管相互作用，固定几何 多物理场耦合可用于模拟管道中流动引起的载荷，例如压力和曳力、弯管中的离心力，以及弯头和接头处的流体载荷。通过与附加的结构力学模块耦合使用，您可以使用结构-管连接 多物理场节点将结构力学 与管力学 接口进行耦合。

水锤分析

当管网中的阀快速关闭时，会产生一种称为水锤 的水力瞬变现象。在极端情况下，这些水力瞬变的传播可能会导致管道系统产生超压，进而引发系统故障。“管道流模块”中的水锤 接口可用于模拟由快速水力瞬变引起的可压缩流动，并同时考虑流体和管壁的弹性属性。

化学物质传递

“管道流模块”能够模拟流经细管的流体中稀浓度化合物的传递，使您能够进行复杂的化学反应建模，可以在同一模型中集成质量传递、化学动力学、传热和压降计算的功能。

管道中的稀物质传递 接口求解管道的质量平衡方程，以计算稀溶液中溶质的浓度分布。在计算过程中，我们综合考虑了扩散、弥散、对流和化学反应等多种因素，以确保仿真结果的准确性。

摩擦模型

借助本模块，您能够以横截面平均量的形式对管道横截面上的流动、压力、温度和浓度场进行建模，这些量仅沿管道和通道的长度方向发生变化。对于单相流，我们使用摩擦因子表达式来描述沿管道长度方向或管道部件中的压力损失。

我们提供多种适用于牛顿流体的摩擦模型，包括 Churchill、Wood、Haaland、Von Karman 和 Swamee-Jain。在选择任意一种摩擦模型时，您可以从预定义的列表中选择表面粗糙度数据。

对于圆形截面管中的非牛顿流体，您可以使用 Irvine 和斯托克斯 摩擦模型来分析幂律 流体，使用 Darby 来分析 Bingham 流体，并使用 Swamee-Aggarwal 来分析 Herschel-Bulkley 流体。对于非圆形截面管中的非牛顿流体，则可以输入达西摩擦因子 的值或表达式。

接头、入口、阀、弯头和泵

为了研究常见管网元素对压力突变的影响，“管道流模块”引入了一系列特征，以考虑由不可逆湍流摩擦引起的额外压力损失，这种摩擦通常发生在与管道系统中的弯头、阀、泵、收缩或膨胀相关的某个点处。入口 特征可用于设置描述流体流动的速度、体积流率或质量流率等入口条件。

除了沿管道延伸方向的连续摩擦压降以外，还可以通过广泛的行业标准损耗系数库来计算组件中由于动量变化引起的压降。管道接头处的摩擦损耗由许多变量表征，并且其几何形状可能因角度、横截面和分支数量而有所不同。“管道流模块”提供了多种可以用来拆分或合并的接头类型，例如 T 型接头、Y 型接头 和多路接头，以指定由不可逆湍流摩擦引起的额外损失。

非牛顿流体与多相流

在单相流模型中，流体的特性主要取决于其对剪切应力的响应。不同于剪切速率与剪切应力呈线性关系的牛顿流体，非牛顿流体往往表现出复杂的非线性关系。为此，本模块提供了丰富的非牛顿流体模型：针对具有屈服应力的黏塑性流体，提供 Bingham 塑性流体模型；针对剪切稀化与剪切增稠流体，提供幂律 流体模型；而 Herschel-Bulkley 流体模型则专为描述兼具黏塑性行为的复杂流变特性而设计。借助这些模型，您可以精准模拟水与矿物悬浮液等复杂介质的流动行为。

此外，针对牛顿流体，模块还内置了两种气–液两相流选项：气–液，摩擦因子乘子 可用于修正单相牛顿流体的达西摩擦因子；气–液，有效雷诺数 则通过引入调整后的有效黏度来计算雷诺数，更准确地评估压力损失。在核工业、油气开采及制冷行业中，气体混合物在管道系统中的输送极为常见，这些气–液两相流模型将为相关工程场景提供可靠的仿真支持。

声波传播分析

在柔性管网的设计、规划与建设阶段，声波在管道中的传播特性是必须考量的关键因素。本模块提供的管道声学 接口，专为管道系统内声波传播的一维高效建模仿真而设计。

结合声学模块附加产品，您可以轻松实现三维到一维的跨维度声学分析（支持频域和时域）。针对静止背景条件下流体中的声波传播，您既可以使用压力声学，频域 接口进行时谐分析，也可以使用压力声学，瞬态 接口开展瞬态仿真。

此外，“声学模块”还内置了声–管道声学连接 多物理场耦合功能，支持在频域和时域仿真中，将压力声学 与管道声学 接口无缝结合，允许用户直接在管道声学接口的指定点与压力声学接口的特定边界之间定义耦合关系，以实现复杂声学系统的高效联合求解。