Ecowirl空化器空化机理与噪声特性的研究

发布时间：2023-03-03 22:55

　　水力空化是指当流体通过急剧变化的几何截面时会产生压降,此时液体中的气体会被析出与流体汽化形成空化泡。与其他空化类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、更易产生空化,使得水力空化更适合在工业上应用。文丘里管和多孔板是目前研究最多的两类水力空化器,但是两者所形成的空化效应还有待提升。2015年Michela Langone[1]等人提出了一种新型的水力空化发生器(Ecowirl)它基于特定的几何结构会在空化器内形成多维的涡旋,这一结构使得Ecowirl空化器能够形成更强的空化效应。本文主要采用CFD数值模拟的方法对不同结构参数的Ecowirl空化器空化流场进行了数值模拟,通过对Ecowirl空化器结构参数的优化设计,进而提高空化效应。同时对Ecowirl空化器中的流体动力型噪声和空化噪声进行了初步分析。具体研究成果如下:1.借助有限元软件Fluent在保证其余参数一致的情况下,对不同扩张角的Ecowirl空化器空化流场进行了数值模拟,结果显示当扩张角a = 40°时,其空化效果达到最佳。2.因空化主要发生在双锥室中,因而对于不同双锥室结构的Ecowirl空化器进行了数...

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 空化研究进展
        1.2.2 数值模拟的研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 空化基本理论
    2.1 空化基本概念
    2.2 空化的形成机理
        2.2.1 核子理论
        2.2.2 空化数、初生空化数和消失空化数
        2.2.3 空泡动力学
    2.3 水力空化
    2.4 水力空化的应用
        2.4.1 饮用水消毒
        2.4.2 微生物细胞的破碎
        2.4.3 污水处理
    2.5 常用的水力空化反应器
    2.6 Ecowirl水力空化反应器
    2.7 本章小结
第3章 水力空化数值模拟
    3.1 Fluent软件的介绍
    3.2 Fluent软件求解的基本步骤
    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空化反应器的数值计算模型及网格
        3.4.1 计算模型
        3.4.2 模型网格
    3.5 边界条件及算法的选择
    3.6 Ecowirl空化器结构参数对于空化的影响
        3.6.1 不同α角下的速度云图
        3.6.2 不同α角下的湍动能分布散点图
        3.6.3 不同α角下的汽含率百分比分布
    3.7 双锥室形状对空化的影响
        3.7.1 不同L下的速度矢量图
        3.7.2 不同L下的汽含率分布散点图
    3.8 本章小结
第4章 Ecowirl空化器的空化噪音检测
    4.1 F-W-H噪音模型
    4.2 无空化流致噪声分析
    4.3 空化流致噪声分析
        4.3.1 压力分布随时间的变化关系
        4.3.2 汽相分布随时间的变化关系
        4.3.3 不同监测点的空化噪音监测
    4.4 不同入口压力下声场与时间的关系
        4.4.1 不同入口压力下Ecowirl空化器内汽相分布云图
        4.4.2 不同入口压力下Ecowirl空化器内空化噪音监测
    4.5 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间科研成果



本文编号：3753266