水力空化是指當流體通過急劇變化的幾何截面時會產(chǎn)生壓降,此時液體中的氣體會被析出與流體汽化形成空化泡。與其他空化類型不同的是由于水力空化的操作更易控制、使用更方便、效率更高、更易產(chǎn)生空化,使得水力空化更適合在工業(yè)上應(yīng)用。文丘里管和多孔板是目前研究最多的兩類水力空化器,但是兩者所形成的空化效應(yīng)還有待提升。2015年Michela Langone[1]等人提出了一種新型的水力空化發(fā)生器(Ecowirl)它基于特定的幾何結(jié)構(gòu)會在空化器內(nèi)形成多維的渦旋,這一結(jié)構(gòu)使得Ecowirl空化器能夠形成更強的空化效應(yīng)。本文主要采用CFD數(shù)值模擬的方法對不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的Ecowirl空化器空化流場進行了數(shù)值模擬,通過對Ecowirl空化器結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計,進而提高空化效應(yīng)。同時對Ecowirl空化器中的流體動力型噪聲和空化噪聲進行了初步分析。具體研究成果如下:1.借助有限元軟件Fluent在保證其余參數(shù)一致的情況下,對不同擴張角的Ecowirl空化器空化流場進行了數(shù)值模擬,結(jié)果顯示當擴張角a = 40°時,其空化效果達到最佳。2.因空化主要發(fā)生在雙錐室中,因而對于不同雙錐室結(jié)構(gòu)的Ecowirl空化器進行了數(shù)...

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究進展
        1.2.1 空化研究進展
        1.2.2 數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
第2章 空化基本理論
    2.1 空化基本概念
    2.2 空化的形成機理
        2.2.1 核子理論
        2.2.2 空化數(shù)、初生空化數(shù)和消失空化數(shù)
        2.2.3 空泡動力學
    2.3 水力空化
    2.4 水力空化的應(yīng)用
        2.4.1 飲用水消毒
        2.4.2 微生物細胞的破碎
        2.4.3 污水處理
    2.5 常用的水力空化反應(yīng)器
    2.6 Ecowirl水力空化反應(yīng)器
    2.7 本章小結(jié)
第3章 水力空化數(shù)值模擬
    3.1 Fluent軟件的介紹
    3.2 Fluent軟件求解的基本步驟
    3.3 湍流模型控制方程
        3.3.1 S-A模型
        3.3.2 k-ε模型
        3.3.3 混合模型
        3.3.4 空化模型
    3.4 Ecowirl空化反應(yīng)器的數(shù)值計算模型及網(wǎng)格
        3.4.1 計算模型
        3.4.2 模型網(wǎng)格
    3.5 邊界條件及算法的選擇
    3.6 Ecowirl空化器結(jié)構(gòu)參數(shù)對于空化的影響
        3.6.1 不同α角下的速度云圖
        3.6.2 不同α角下的湍動能分布散點圖
        3.6.3 不同α角下的汽含率百分比分布
    3.7 雙錐室形狀對空化的影響
        3.7.1 不同L下的速度矢量圖
        3.7.2 不同L下的汽含率分布散點圖
    3.8 本章小結(jié)
第4章 Ecowirl空化器的空化噪音檢測
    4.1 F-W-H噪音模型
    4.2 無空化流致噪聲分析
    4.3 空化流致噪聲分析
        4.3.1 壓力分布隨時間的變化關(guān)系
        4.3.2 汽相分布隨時間的變化關(guān)系
        4.3.3 不同監(jiān)測點的空化噪音監(jiān)測
    4.4 不同入口壓力下聲場與時間的關(guān)系
        4.4.1 不同入口壓力下Ecowirl空化器內(nèi)汽相分布云圖
        4.4.2 不同入口壓力下Ecowirl空化器內(nèi)空化噪音監(jiān)測
    4.5 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 工作總結(jié)
    5.2 工作展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間科研成果



本文編號：3753266