波度和锥度对液体润滑机械密封空化特性影响

为进一步探究机械密封液膜中空穴初生、演变等影响因素,基于质量守恒空化模型,建立考虑微观波度和锥度的液体润滑机械密封数学模型,采用有限控制体积法对控制方程进行离散,综合分析不同波幅、波数及锥度对空化特性的影响。结果表明:波度产生流体动压润滑效应,锥度产生流体静压润滑效应,两者共同影响空穴的初生和演变,而又影响空穴沿周向和径向的变化;空穴初生时,液膜破裂位置位于膜厚沿周向发散的低压区,且在空穴演变时其沿某一半径方向保持不变;量纲1波幅不超过0.5且波数不低于8或量纲1负锥度大于0.5的工况均可加快空化率,促进空化发生;而相同波幅且波数小于8或锥度趋向于正锥度的工况均可减缓空化率,有效抑制空化发生。     

二维水翼空化流动数值模拟研究

采用空化模型和Mixture多相流模型,对攻角为2.5°的NACA 0009型二维水翼的空化流动过程进行了数值模拟研究。对通过数值模拟得到的翼型表面压力系数变化曲线与试验数据进行对比,分析了不同湍流模型和3种空化模型对空化场模拟结果的影响,讨论了湍流模型与空化模型的准确性和适应性。研究结果表明,数值模拟研究二维水翼的空化流动中,采用RNG k-ε湍流模型、修正后的Schnerr and Sauer空化模型计算精度更高,收敛速度较快。数值模拟得到的计算结果与试验数据吻合较好,并通过计算得到了不同空化数情况下翼型吸力面空化区长度变化曲线。     

水力空化过程及其在化工领域的应用

综述了水力空化发生原理,指出空化过程的能量释放和空化效应是强化反应过程的主要原因。通过对文丘里型、孔板型和复合型三种类型水力空化器的汇总,指出了各空化器结构参数对空化过程影响。通过对近年来水力空化技术在有机合成、废水处理、生物柴油制备等化工领域的梳理,进一步总结了水力空化技术的优势和目前仍待研究解决的问题。     

轴流泵叶顶区的空化流场与叶片载荷分布特性

针对轴流泵叶顶区空化流气液混合区域密度变化,以SST k-ω湍流模型为基础,对湍流黏度项进行了修正。基于输运方程的完全空化模型对轴流泵NPSH曲线、空化特性及其叶片载荷进行了数值模拟和分析,并与实验结果进行了对比。研究结果表明,修正的SST k-ω湍流模型和空化模型较准确地预测了叶顶区空化流,临界空化数预测误差为7.79%。通过高速摄影实验观测到轴流泵的初生空化为刮起涡空化、间隙附着空化和涡带区空化,空化区域也随着空化数的降低而不断扩大,直至在叶片后缘脱落和爆破,爆破位置也不断向叶片中部移动;叶片吸力面的低压区主要集中在叶顶翼型间隔角为-13°～+13°的区域;在叶轮叶顶间隙的3%区域,随着半径系数增大,叶片压力面压力逐渐减小,叶片载荷不断降低,且越接近间隙边缘,叶片载荷降低越明显,从机理上找到了空化诱导轴流泵性能下降的原因。     

空化设备的研究进展

空化是液体压力突然降低而产生空泡,空泡随液体压力恢复而溃灭的过程。主要概述应用超声空化,水力空化,涡流空化和突体空化而开发的9种空化设备,分别阐明这些设备的工作原理、空化效果以及优缺点,为进一步研究空化设备提供参考。     

微间隙内R134a空化可视化实验研究

为了研究在受限空间和高剪切状态下工质空化特性，设计并搭建了微间隙工质空化演变规律可视化实验台。对不同进出口压差、过冷度及来流速度下R134a在微间隙下空化特征进行实验研究，着重分析了不同空化特征下空化面积演变规律。实验结果表明：工质入口流速和空化数决定了工质在微间隙内空化形态。按此空化形态差异可将空化过程分为单气泡空化模式、多气泡空化模式、气液掺混空化模式及雾态核心区空化模式。单气泡模式与多气泡模式出现有一定随机性，与实验时工质内空化汽核相关，两者多发生于低流速情况下。单气泡模式下气泡面积近似指数增长，气液掺混空化模式及雾态核心区空化模式多发生在较高流速和较低空化数下，此时空化面积演变遵循近线性增长规律。各模式下，过冷度的减小都会促进空化产生。多气泡模式下，工质空化初生时表现为多个相对独立微小气泡。随着空化发展，气泡体积增大，彼此相互干扰，存在气泡间的融合现象。     

基于水力空化技术的废水处理装置及设计

水力空化技术是一种新的水处理技术。本试验利用两种孔板水力空化装置对若丹明B降解进行了试验研究,试验结果表明：水力空化对若丹明B确实有降解作用。探讨和分析了两种孔板的空化数和进口压力等因素对其降解的影响作用,提出了水力空化降解与时间的规律和不同的孔板存在最佳的操作运行参数的观点。     

凹坑缺陷对厚孔板喉部空化流动特性影响研究

管道系统中的各类阀门、孔板等节流件,随系统工作前后压差的增大会出现水力空化现象,对系统的工作性能和安全造成严重影响。通过数值模拟探究了厚孔板空化的临界压比以及凹坑对孔板空化临界压比的影响,并进一步研究了凹坑与空化耦合作用下的空化流动特性,阐明了凹坑作用下的空泡溃灭机理。结果表明,只有当孔板出口压力与入口压力之比小于0.5时,才会发生空化。凹坑有促进空化气泡初生-发展-溃灭演变行为的作用,但压比在空化临界压比附近时,孔板各点压力峰值出现在无凹坑孔板以及存在凹坑缺陷孔板的无凹坑一侧。在液体管道和阀门的安全设计中,应考虑空化临界压比下气蚀的风险以及凹坑缺陷受空化剥蚀导致管壁减薄的危害。     

弯曲文丘里环隙型水力空化发生器的特性

尝试提出了2种兼具文丘里、弯头、反弧、环隙特征的新型水力空化发生器,并借助高速摄影技术,采用准二维薄层流道结构对这种流动形式的空化特性进行试验研究。研究发现:这种结构可以在较低的压力下发生空化;空化云的空间占比较高;空泡的空间分布呈现窝状结构。结果表明,该发生器是一种具有潜在优势的水力空化发生装置。     

齿盘式空化器的空化性能

齿盘式机械剪切空化器具有空化强度大、空化率高等优点。文中自建齿盘式空化器试验装置,通过试验与数值模拟相结合的方法研究进转速、进料流量以及处理时间对齿间空化性能的影响。模拟表明:空化率随动齿盘转速、进料流量、处理时间等操作参数的增加而增加。在试验中,利用亚甲基蓝溶液捕捉空化所产生的羟基的质量浓度来反应空化器的空化性能。结果表明:通过改变上述操作参数,羟基质量浓度显著提高。此外,在相同的处理时间且进料流量小的情况下,发现齿盘式空化器所产生的羟基质量浓度比文秋里管产生的羟基质量浓度要高,说明空化性能要比文丘里管要好。