水力空化現(xiàn)象是指液體內(nèi)局部壓力降低至相應(yīng)溫度下該液體的飽和蒸氣壓時(shí),液體內(nèi)部或液固交界面上蒸汽或氣體空穴(空泡)的形成、發(fā)展和潰滅過(guò)程�？张轁鐣r(shí)會(huì)形成高溫、高壓以及微射流等極端物理?xiàng)l件。利用空泡潰滅時(shí)釋放的大量能量,水力空化應(yīng)用在廢水處理、強(qiáng)化工業(yè)過(guò)程等領(lǐng)域。本文研究一種阻流體式環(huán)隙型水力空化發(fā)生器,與傳統(tǒng)的文丘里管和孔板發(fā)生器相比,環(huán)隙型水力空化器能夠大幅提高處理量,并且能使空化發(fā)生區(qū)域面積大大增加。計(jì)算流體力學(xué)(CFD)技術(shù)的迅速發(fā)展,為人們研究水力學(xué)問(wèn)題提供了一個(gè)新思路。本文使用CFD軟件FLUENT對(duì)環(huán)隙型水力空化器內(nèi)部的空化流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,分析研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)、操作參數(shù)、物性參數(shù)對(duì)空化效果的影響,并對(duì)內(nèi)軸形狀進(jìn)行了優(yōu)化分析,此外還對(duì)二級(jí)阻流內(nèi)軸環(huán)隙型水力空化器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)空化效果的影響進(jìn)行了分析,所得主要結(jié)論如下:(1)不同形狀的內(nèi)軸對(duì)空化器內(nèi)高氣含率區(qū)域分布的范圍有顯著影響,其中球形內(nèi)軸空化器高氣含率區(qū)域范圍最大。(2)對(duì)環(huán)隙型水力空化器內(nèi)軸形狀進(jìn)行優(yōu)化能夠顯著提高空化器發(fā)生空化的效果,且優(yōu)化后的錐形內(nèi)軸空化器空化發(fā)生效果最強(qiáng)。(3)環(huán)隙率的大小對(duì)空化產(chǎn)生效果影響很大,在本次研究中環(huán)隙率β=0.28的空化器模型空化發(fā)生效果最優(yōu)。(4)擴(kuò)張型外腔能夠提高空化器發(fā)生空化的效果,而收縮型外腔會(huì)抑制空化器發(fā)生空化的效果。(5)進(jìn)口壓力一定時(shí),背壓的升高會(huì)抑制空化效應(yīng)的產(chǎn)生;流體溫度的升高可以增強(qiáng)空化效應(yīng);空化器壁面粗糙高度的增加不利于空化的發(fā)生;當(dāng)流體的初始?xì)夂亢艿蜁r(shí),空化汽相平均體積分率隨著初始?xì)夂康纳叨龃?但當(dāng)流體中初始?xì)夂吭龃蟮侥骋环秶鷷r(shí),空化汽相平均體積分率又隨初始汽化量的增高而減小。(6)對(duì)于二級(jí)阻流內(nèi)軸環(huán)隙型水力空化器,兩級(jí)阻流體的間距與最大直徑對(duì)空化效應(yīng)有重要的影響,阻流體之間間距過(guò)大與過(guò)小均會(huì)減弱空化效應(yīng);第一級(jí)阻流體最大直徑大于第二級(jí)阻流體最大直徑的空化器模型能夠產(chǎn)生較強(qiáng)的空化現(xiàn)象。
【學(xué)位單位】：天津科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB126
【部分圖文】：

：當(dāng)流體中某一處壓力降低至液體的飽和蒸氣的空泡出現(xiàn)，并且邊界層還沒(méi)有出現(xiàn)明顯的分初始空化階段。逡逑：當(dāng)流體中低壓區(qū)壓力值降低至液體飽和蒸氣壓擴(kuò)大，空泡便繼續(xù)的發(fā)展并且持續(xù)存在，但這時(shí)上，因此稱該階段為附體空化階段。逡逑階段：隨著空化數(shù)進(jìn)一步地降低，流體在流動(dòng)白霧狀，該階段為云狀空化階段。逡逑段：流體中低壓區(qū)壓強(qiáng)再進(jìn)一步降低，并且低在不斷發(fā)展，到達(dá)空泡發(fā)展最后一個(gè)階段，即滅逡逑程及其復(fù)雜，研宄表明空泡潰滅時(shí)能夠產(chǎn)生瞬，并且形成局部５０ＭＰａ以上的高壓，此外還伴以上的微射流＠１。因此，空泡潰滅產(chǎn)生的高溫、反應(yīng)、廢水處理、殺毒消菌等化工和環(huán)境等領(lǐng)哪！■申【．Ｋ？？射逡逑

為了能夠更精確的反映出空化器內(nèi)部的流場(chǎng)，采用三維結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分方案，運(yùn)用逡逑專業(yè)網(wǎng)格劃分軟件Ａｎｓｙｓ邋Ｉｃｅｍ對(duì)計(jì)算區(qū)域進(jìn)行空間六面體網(wǎng)格劃分，并且對(duì)環(huán)隙處網(wǎng)逡逑格進(jìn)行局部加密處理，以錐形形內(nèi)軸空化器為例，網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖４－２所示。逡逑壓力出ｕ逡逑壁面逡逑圖４－２錐形內(nèi)軸環(huán)隙型空化器網(wǎng)格劃分圖逡逑Ｆｉｇ．邋４－２邋Ｍｅｓｈ邋ｍａｐ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｃｏｎｅ－ｓｈａｐｅｄ邋ｉｎｎｅｒ邋ｓｈａｆｔ邋ｄｅｖｉｃｅ逡逑４．１．２計(jì)算結(jié)果與分析逡逑圖４－３為三種環(huán)隙型水力空化器發(fā)生空化現(xiàn)象時(shí)中間截面的壓力分布云圖。從圖逡逑中可以看出水流經(jīng)過(guò)由內(nèi)軸最大直徑與外腔組成的環(huán)隙時(shí)，由于節(jié)流的原因，會(huì)在環(huán)逡逑隙后方產(chǎn)生一定范圍的低壓區(qū)，節(jié)流的作用致使水流速度與壓降急劇增大，從而產(chǎn)生逡逑了低壓區(qū)。低壓區(qū)的形成為流體發(fā)生空化提供了先決條件。隨著流體的流動(dòng)，空化器逡逑１６逡逑

ｃ逡逑ａ＿圓錐形內(nèi)軸空化器；ｈ梨形內(nèi)軸空化器；ｃ一球形內(nèi)軸空化器逡逑圖４－１環(huán)隙型水力空化器結(jié)構(gòu)示意逡逑Ｆｉｇ．邋４－１邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋Ａｎｎｕｌｕｓ邋Ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ邋Ｄｅｖｉｃｅ逡逑為了能夠更精確的反映出空化器內(nèi)部的流場(chǎng)，采用三維結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分方案，運(yùn)用逡逑專業(yè)網(wǎng)格劃分軟件Ａｎｓｙｓ邋Ｉｃｅｍ對(duì)計(jì)算區(qū)域進(jìn)行空間六面體網(wǎng)格劃分，并且對(duì)環(huán)隙處網(wǎng)逡逑格進(jìn)行局部加密處理，以錐形形內(nèi)軸空化器為例，網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖４－２所示。逡逑壓力出ｕ逡逑壁面逡逑圖４－２錐形內(nèi)軸環(huán)隙型空化器網(wǎng)格劃分圖逡逑Ｆｉｇ．邋４－２邋Ｍｅｓｈ邋ｍａｐ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｃｏｎｅ－ｓｈａｐｅｄ邋ｉｎｎｅｒ邋ｓｈａｆｔ邋ｄｅｖｉｃｅ逡逑４．１．２計(jì)算結(jié)果與分析逡逑圖４－３為三種環(huán)隙型水力空化器發(fā)生空化現(xiàn)象時(shí)中間截面的壓力分布云圖。從圖逡逑中可以看出水流經(jīng)過(guò)由內(nèi)軸最大直徑與外腔組成的環(huán)隙時(shí)，由于節(jié)流的原因，會(huì)在環(huán)逡逑隙后方產(chǎn)生一定范圍的低壓區(qū)，節(jié)流的作用致使水流速度與壓降急劇增大，從而產(chǎn)生逡逑了低壓區(qū)。低壓區(qū)的形成為流體發(fā)生空化提供了先決條件。隨著流體的流動(dòng)，空化器逡逑１６逡逑

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本文編號(hào)：2825425