多孔板水力空化发生器空化过程的数值模拟研究

发布时间：2017-07-17 23:09

  本文关键词：多孔板水力空化发生器空化过程的数值模拟研究

  更多相关文章： 水力空化 数值模拟 多孔孔板 开孔率 速度场

【摘要】：空化现象是液固交界面上或液体内部蒸汽或气体的空泡(空穴)的形成、发展和溃灭的过程,是一种非常复杂的流体动力学现象。空泡在液体中运动和溃灭时会产生瞬时高温、高压、并伴随着强烈的冲击波和高速射流。空化具有的这种特点,使得在通常情况下难以发生的化学反应可以利用空化实现。为了探究空化机理,优化设计空化发生装置,寻求空化器最佳结构参数,为水力空化发生装置的研制提供理论依据和指导。本文采用数值模拟方法,以单孔、双孔、三孔和四孔为模型进行数值建模,利用FLUENT软件进行求解计算,利用TECPLOT软件进行后处理,通过数值模拟总结设计水力空化装置所需的最佳参数。本文为深入研究不同孔径及其结构排布对空化效果的影响,先进行影响因素较少的单孔空化数值模拟,研究单孔不同孔径不同开孔率的孔板对空化效果的影响,根据单孔空化的强度状况,选择孔板合适的开孔率条件,研究不同孔径不同孔排布条件对空化效果的影响。研究结果表明,空化首先发生在孔板小孔内流域中,孔板下游发生空化需要孔板具有一定的开孔率,在一定开孔率范围内,开孔率增大,空化程度越来越高；孔间距对孔板下游空化强度影响很大,多孔布置越靠近,总体速度场越容易叠加,对径向范围的影响就越小,多孔布置越贴近管道壁面,总体速度越分散,对径向范围的影响也越小,合适的多孔排布结构会使速度场在管道径向范围最大化,从而使空化程度最高。
【关键词】：水力空化 数值模拟 多孔孔板 开孔率 速度场
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ021.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 前言8-13
• 1.1 问题的提出和研究意义8-9
• 1.2 国内外研究现状及应用进展9-11
• 1.2.1 水力空化与工程学科进展9-11
• 1.2.2 存在的问题与发展趋势11
• 1.3 课题研究的意义与目的11-13
• 2 计算流体动力学数值模拟13-19
• 2.1 计算流体力学概述13
• 2.2 流体力学控制方程13-14
• 2.2.1 质量守恒方程13
• 2.2.2 动量守恒方程13-14
• 2.2.3 能量守恒方程14
• 2.3 商用软件FLUENT简介14
• 2.4 空化研究的数学模型14-16
• 2.4.1 多相流模型15
• 2.4.2 空化模型15-16
• 2.5 计算方法16-19
• 2.5.1 湍流数值计算方法16-17
• 2.5.2 几何建模及网格划分17
• 2.5.3 计算策略及步骤17-18
• 2.5.4 后处理18-19
• 3 单孔孔板水力空化数值模拟19-32
• 3.1 单孔孔板计算流体力学数值模拟20-21
• 3.2 单孔孔板孔径为d=2mm的数值模拟计算21-23
• 3.3 单孔孔板孔径为d=3mm的数值模拟计算23-26
• 3.4 单孔孔板孔径为d=4mm的数值模拟计算26-28
• 3.5 单孔孔板孔径为d=5mm的数值模拟计算28-31
• 3.6 本节小结31-32
• 4 多孔孔板计算流体力学数值模拟32-72
• 4.1 孔孔板计算流体力学数值模拟32-42
• 4.1.1 双孔孔板d=2mm的数值模拟计算32-34
• 4.1.2 孔孔板d=3mm的数值模拟计算34-36
• 4.1.3 双孔孔板d=4mm的数值模拟计算36-38
• 4.1.4 孔孔板d=5mm的数值模拟计算38-40
• 4.1.5 本节小结40-42
• 4.2 三孔孔板计算流体力学数值模拟42-52
• 4.2.1 三孔孔板d=2mm的数值模拟计算42-44
• 4.2.2 三孔孔板d=3mm的数值模拟计算44-46
• 4.2.3 三孔孔板d=4mm的数值模拟计算46-48
• 4.2.4 三孔孔板d=5mm的数值模拟计算48-50
• 4.2.5 本节小结50-52
• 4.3 有中心孔四孔孔板计算流体力学数值模拟52-62
• 4.3.1 四孔孔板d=2mm的数值模拟计算52-54
• 4.3.2 四孔孔板d=3mm的数值模拟计算54-56
• 4.3.3 四孔孔板d=4mm的数值模拟计算56-58
• 4.3.4 四孔孔板d=5mm的数值模拟计算58-60
• 4.3.5 本节小结60-62
• 4.4 无中心孔四孔孔板计算流体力学数值模拟62-72
• 4.4.1 四孔孔板d=2mm的数值模拟计算62-64
• 4.4.2 四孔孔板d=3mm的数值模拟计算64-66
• 4.4.3 四孔孔板d=4mm的数值模拟计算66-68
• 4.4.4 四孔孔板d=5mm的数值模拟计算68-70
• 4.4.5 本节小结70-72
• 5 结论与展望72-73
• 6 参考文献73-78
• 7 致谢78

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘雪东;刘佳阳;朱小林;刘文明;;结构参数对拉伐尔喷管空化特性影响的数值模拟[J];常州大学学报(自然科学版);2014年02期

2 王福霞;赵丽;付显威;宋学燕;侯春玉;;空化初生研究综述[J];中国石油大学胜利学院学报;2006年03期

3 陈银银;李育敏;高海燕;曹勇;计建炳;;空化设备的研究进展[J];化工时刊;2013年11期

4 刘晖霞;廖振方;刘宁;;环形射流泵空化特性的试验研究[J];石油机械;2007年07期

5 刘贤吾;叶华;魏群;;空化技术在废水处理中的研究进展[J];甘肃科技;2007年07期

6 王惠敏;孙三祥;;水力空化中雷诺数与空化数关系的研究[J];环境工程;2008年06期

7 邓松圣;雷飞东;李赵杰;沈银华;;空化水射流物理化学效应分析[J];天然气与石油;2011年04期

8 易灿,李根生,张定国;围压下自振喷嘴空化起始能力试验及应用研究[J];机械工程学报;2005年06期

9 易灿;李根生;张定国;;自振喷嘴空化起始能力实验研究[J];中国机械工程;2005年21期

10 沈银华;邓松圣;张攀锋;;空化射流降解机理研究[J];贵州化工;2007年01期

中国重要会议论文全文数据库 前8条

1 张伟;张瑞平;陈建业;熊炜;张小斌;邱利民;;基于动态空化模型绕数值研究扭曲三维翼型的非稳态空化过程[A];第二十五届全国水动力学研讨会暨第十二届全国水动力学学术会议文集（下册）[C];2013年

2 彭晓星;洪方文;;25~(th)ITTC空化专家委员会报告综述[A];2008年船舶水动力学学术会议暨中国船舶学术界进入ITTC30周年纪念会论文集[C];2008年

3 曹彦涛;彭晓星;徐良浩;;绕三维扭曲水翼云空化演化数值模拟[A];第十三届全国水动力学学术会议暨第二十六届全国水动力学研讨会论文集——F船舶与海洋工程流体力学[C];2014年

4 洪方文;褚学森;彭晓星;颜开;刘登成;陈玮琪;;中国船舶科学研究中心近期空化流动研究进展[A];第十一届全国水动力学学术会议暨第二十四届全国水动力学研讨会并周培源诞辰110周年纪念大会文集（上册）[C];2012年

5 易灿;李根生;张定国;;围压下喷嘴空化起始能力的实验研究[A];第十八届全国水动力学研讨会文集[C];2004年

6 杨庆;张建民;戴光清;李鹏;;高速突扩流空化初生及比尺效应试验研究[A];第二十一届全国水动力学研讨会暨第八届全国水动力学学术会议暨两岸船舶与海洋工程水动力学研讨会文集[C];2008年

7 彭晓星;;发展空化及其不稳定现象研究[A];第二十五届全国水动力学研讨会暨第十二届全国水动力学学术会议文集（上册）[C];2013年

8 陈笑然;阎兆立;陈杰;程晓斌;李晓东;;水泵空化的超声主动探测方法[A];泛在信息社会中的声学——中国声学学会2010年全国会员代表大会暨学术会议论文集[C];2010年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 王健;水力装置空化空蚀数值计算与试验研究[D];江苏大学;2015年

2 赵宇;叶顶间隙旋涡空化数值计算模型与流动机理研究[D];北京理工大学;2016年

3 陈广豪;附着型非定常空化流体动力特性与机理研究[D];北京理工大学;2016年

4 张宁;离心泵内部非稳态流动激励特性研究[D];江苏大学;2016年

5 孙铁志;热力学敏感流体空化流动三维数值模拟研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

6 杨庆;空化初生机理及比尺效应研究[D];四川大学;2005年

7 王柏秋;水下高速航行体非定常空化流场数值计算[D];哈尔滨工业大学;2013年

8 李晓俊;离心泵叶片前缘空化非定常流动机理及动力学特性研究[D];江苏大学;2013年

9 杨静;混流式水轮机尾水管空化流场研究[D];中国农业大学;2013年

10 郭关柱;强剪切流变仪的研制及剪切空化的实验研究[D];浙江大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 黄旭;表面特性对绕水翼空化流动影响的研究[D];北京理工大学;2015年

2 冉文q，

本文编号：555024