本文關(guān)鍵詞：基于FLUENT軟件的水力空化數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：空化是由于液體中的局部低壓(低于相應(yīng)溫度下該液體的飽和蒸汽壓)使液體汽化而引發(fā)的微氣泡(或稱(chēng)氣核)爆發(fā)性生長(zhǎng)現(xiàn)象。根據(jù)空化產(chǎn)生的方法一般可以分為四種類(lèi)型:聲空化,光空化,粒子空化和水力空化。其中,水力空化現(xiàn)象發(fā)生在很多場(chǎng)合,例如在有管徑急劇變化的管道中和水力機(jī)械中。利用水力空化所形成的異乎尋常的高溫、高壓、強(qiáng)沖擊波、高速微射流等極端條件,可以強(qiáng)化許多工藝過(guò)程。因此,水力空化在許多領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用前景。 隨著計(jì)算流體力學(xué)(CFD)的發(fā)展,數(shù)值模擬技術(shù)以其高效、低成本、能適應(yīng)多種可變因素等優(yōu)勢(shì)在越來(lái)越多的領(lǐng)域得到推廣和應(yīng)用。本文使用CFD軟件FLUENT對(duì)文丘里管中的空化流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,分析研究了操作參數(shù)、物性參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)空化效應(yīng)的影響,所得主要結(jié)果如下: (1)在FLUENT中,可以采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型和空化泡動(dòng)力學(xué)模型對(duì)文丘里管中的水力空化進(jìn)行數(shù)值模擬; (2)當(dāng)出口壓力一定時(shí),升高入口壓力可以增強(qiáng)空化效應(yīng); (3)隨著溫度的升高,液體的飽和蒸汽壓也隨著增大,這有利于產(chǎn)生空化;而同時(shí)液體中溶解的氣體含量則隨著下降,這又限制了空化的發(fā)生;在40℃附近空化核心區(qū)汽含率最小,空化強(qiáng)度最弱; (4)液體的粘性對(duì)空化具有抑制作用,粘性越大空化強(qiáng)度越弱; (5)表面張力對(duì)空化的影響不明顯; (6)當(dāng)液體中初始含氣量很小的時(shí)候,隨著液體中初始含氣量的增大,空化強(qiáng)度也隨著增大;當(dāng)液體中初始含氣量增大到一定程度后,隨著含氣量的增大,空化強(qiáng)度則隨著減小; (7)隨著文丘里管內(nèi)壁表面粗糙度的增大,管內(nèi)空化核心區(qū)的汽含率也隨著增大; (8)文丘里管的喉部直徑、入口錐角和出口錐角對(duì)空化效應(yīng)有著重要的影響。本文的計(jì)算結(jié)果為文丘里管的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：水力空化 數(shù)值模擬 FLUENT 流場(chǎng) 文丘里管
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類(lèi)號(hào)】：TQ019
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 引言10-11
• 1 文獻(xiàn)綜述11-28
• 1.1 空化現(xiàn)象及空蝕問(wèn)題11-12
• 1.2 課題的工程與學(xué)科背景12-13
• 1.3 課題涉及的相關(guān)問(wèn)題13
• 1.4 空化機(jī)理13-20
• 1.4.1 液體中的氣核14-15
• 1.4.2 空化初生及空化數(shù)15-16
• 1.4.3 空化產(chǎn)生和發(fā)展的影響因素16-17
• 1.4.4 空泡的潰滅17-19
• 1.4.5 空泡潰滅所產(chǎn)生的壓力19-20
• 1.5 空蝕破壞機(jī)理及其影響因素20-23
• 1.5.1 空蝕破壞機(jī)理20-21
• 1.5.2 空蝕程度的影響因素21-23
• 1.6 空泡動(dòng)力學(xué)及汽液兩相流23-25
• 1.7 空化的分類(lèi)25-26
• 1.8 水力空化的應(yīng)用前景26-27
• 1.9 本文主要內(nèi)容27-28
• 2 水力空化數(shù)值模擬方法28-52
• 2.1 前言28
• 2.2 數(shù)值模擬相關(guān)理論28-30
• 2.3 模擬軟件 FLUENT簡(jiǎn)介30-32
• 2.4 空泡動(dòng)力學(xué)模型32-38
• 2.4.1 空泡的靜力平衡條件32
• 2.4.2 空泡運(yùn)動(dòng)方程32-34
• 2.4.3 蒸汽空泡的突然膨脹34-36
• 2.4.4 蒸汽空泡的突然壓縮36
• 2.4.5 純氣泡的絕熱膨脹和壓縮36-37
• 2.4.6 空化模型37-38
• 2.5 計(jì)算方法38-41
• 2.5.1 湍流數(shù)值方法38
• 2.5.2 近壁區(qū)的處理38-39
• 2.5.3 幾何建模及網(wǎng)格劃分39-40
• 2.5.4 計(jì)算策略及步驟40-41
• 2.6 湍流模型的選擇41-50
• 2.6.1 k-ω模型41-44
• 2.6.2 雷諾應(yīng)力模型(RSM)44-46
• 2.6.3 k-ω模型46-50
• 2.7 本章小結(jié)50-52
• 3 水力空化影響因素的數(shù)值模擬52-64
• 3.1 前言52
• 3.2 操作參數(shù)的影響52-53
• 3.2.1 壓力的影響52-53
• 3.2.2 溫度的影響53
• 3.3 物性參數(shù)的影響53-57
• 3.3.1 液體粘性的影響54-55
• 3.3.2 液體表面張力的影響55
• 3.3.3 液體初始含氣量的影響55-56
• 3.3.4 固壁表面粗糙度的影響56-57
• 3.4 結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響57-63
• 3.4.1 文丘里管喉部結(jié)構(gòu)的影響57-61
• 3.4.2 文丘里管喉部直徑的影響61
• 3.4.3 文丘里管入口錐角的影響61-62
• 3.4.4 文丘里管出口錐角的影響62-63
• 3.5 本章小結(jié)63-64
• 4 水力空化實(shí)驗(yàn)64-69
• 4.1 前言64
• 4.2 實(shí)驗(yàn)裝置64-65
• 4.3 實(shí)驗(yàn)原理65
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析65-68
• 4.5 本章小結(jié)68-69
• 結(jié)論69-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況74-75
• 致謝75-76
• 大連理工大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)76

【引證文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：263743