文丘里管內空泡動力學特性研究.pdf

1、在水流空化過程中，空化泡在潰滅瞬時產生高溫、高壓，并伴隨有一系列空化效應(機械效應、熱效應、化學效應和光效應)。利用該過程釋放的能量和產生的特殊環(huán)境可以實現(xiàn)對特定物理、化學過程的強化，達到節(jié)能、增效、減少污染的效果，具有廣泛的經濟與社會效益。 本文的目的是探索水力空化強化機理，認識空化演變規(guī)律，建立強化效果與影響參數(shù)之間的關系，進而優(yōu)化反應器結構，尋求最佳空化條件，為水力空化的工程實際應用提供理論依據(jù)和指導。 1.單空泡

2、動力學特性研究。運用空泡動力學理論，在對Rayleigh、Rayleigh-Plesset和Gilmore三種數(shù)學模型進行理論分析與實驗對比基礎上，確定出符合性好、精度較高的Gilmore模型，對文丘里管空化流中單空泡的運動特性進行數(shù)值模擬，數(shù)值表達了空泡的演變過程及潰滅強度。分析了液體粘性、表面張力和可壓縮性的影響；分析了操作參數(shù)和結構參數(shù)的影響；分析了流場性質的影響：建立了空泡潰滅壓力與影響參數(shù)間的關聯(lián)式。 2.空泡群動力學

3、特性研究。依據(jù)能量傳遞理論，基于空泡群分層潰滅模式，建立了求解空泡群潰滅壓力的數(shù)學模型。運用Monte Carlo方法，建立群內空泡尺寸隨機分布概率模型，通過對空泡運動方程、空泡群分層潰滅的壓力疊加模型以及空化流場壓力分布的聯(lián)合求解，獲得了空泡群潰滅過程的統(tǒng)計特性及其潰滅壓力的數(shù)值解。分析了操作參數(shù)和結構參數(shù)的影響，建立了空泡群潰滅壓力與影響參數(shù)間的關聯(lián)式。潰滅壓力的理論計算結果與對比實驗結果有較好的一致性。 3.空泡群潰滅軌跡

4、輪廓線的數(shù)值描述。應用空泡群潰滅模型，結合空化湍流兩相流模型，模擬出文丘里管內空泡群潰滅過程的運動軌跡輪廓線，從圖形結構上形象地反映出空泡群逐層潰滅的變化過程。根據(jù)此輪廓線能夠確定相應參數(shù)下的空化區(qū)域大小，預測空化發(fā)生范圍和作用強度?？张萑簼巛喞€的數(shù)值模擬圖形與實驗拍攝圖片有較好的吻合性。 4.空化流場特性研究。基于計算流體力學理論，通過對RNG k-ε端流模型的自定義修正，應用Fluent對文丘里管內空泡流的產生、發(fā)展和消