壅塞管直径对壅塞空化器空化特性的影响

在不同壅塞管直径下,利用Fluent软件对壅塞空化器进行数值分析并采用水听器对其空化噪声信号测试,探索壅塞管直径对壅塞空化器空化特性的影响。测试结果表明：增大壅塞管直径,最大压力上升梯度值会增大,壅塞截面会向上游移动;壅塞空化器的数值分析和空化噪声信号测试结果基本吻合,壅塞管的最佳直径为10 mm。     

具有壅塞环的空化器特性数值分析

出现壅塞空化现象时,壅塞管内流场会发生剧烈变化。利用计算流体力学软件Fluent,采用标准模型k-和多相流空化模型,在不同入口速度和背压条件下对具有壅塞环的空化器进行数值模拟,分析空化器壅塞环在不同位置时,空化区域内静压力和空隙率的分布情况。试验结果表明:壅塞环可以增加壅塞截面下游的恢复压力,且壅塞环离环形喷嘴出口越远,作用越明显;壅塞环可以增大产生壅塞空化的最佳背压范围,且壅塞环离环形喷嘴越近,产生壅塞空化流动的背压范围越大。     

旋流式壅塞空化器处理苯酚溶液研究

壅塞空化是一种新型的水力空化技术,在壅塞空化器喷嘴内加入旋流芯即成为旋流式壅塞空化器。在不同背压和旋流芯长度下,利用CFD软件对旋流式壅塞空化器内部流场进行了数值仿真,并对不同初始浓度的苯酚溶液采用高效液相色谱仪检测其处理前后的质量浓度变化。计算结果表明,旋流式壅塞空化器内部产生的涡环对壅塞空化具有促进作用,并存在最佳背压和旋流芯长度。模拟污水处理试验结果表明:当背压为200 k Pa,旋流芯长度为3/4倍导程,苯酚溶液的初始质量浓度为5 mg/L时,旋流式壅塞空化器对苯酚溶液的去除效果最佳。     

基于正交实验的壅塞空化器数值试验

影响空化强度的因素较多,如空化器结构形状与参数的不同组合,系统水力参数的不同组合,以及它们之间的相互匹配等。基于正交试验的方法,利用Fluent软件对不同结构参数和水力参数的壅塞空化器进行数值模拟试验,建立在不同参数组合下以壅塞空化器内空隙率和背压力为特征的正交试验评价指标,研究各因素对壅塞空化器空化强度的影响程度。结果表明:影响空化强度的因素从大到小依次是流量Q、背压Pb、入口锥角、壅塞管直径d和长度L,最优壅塞空化的参数组合是流量为2.0 m3/h、背压为70 k Pa、入口锥角为35°、壅塞管直径为10 mm和长度为50 mm。     

壅塞空化与射流空化噪声谱特性的实验研究

水力空化已成为一种很有潜力的水处理技术。利用水听器采集空化噪声信号,通过对比分析不同喷嘴产生的空化噪声的功率谱特性,得出壅塞空化器具有宽频高能量平台的功率谱曲线,特别适合于水动力空化处理污水和净化水等领域。     

壅塞空化器羟自由基产量试验研究

针对空泡溃灭瞬间产生羟自由基和氢基,而羟自由基具有强氧化性,能够与难降解有机物分子发生反应的问题,探讨了羟自由基的产量与壅塞空化器的空化强度的关系。以壅塞空化器作为空化发生元件,亚甲基蓝作为自由基捕捉剂,采用可见分光光度计检测反应前后MB(methylene blue)质量浓度的变化量,间接获得羟自由基的产量,探讨了MB初始质量浓度、背压孔当量直径和反应时间对羟自由基产量的影响。试验结果表明:背压孔当量直径为5.4 mm,亚甲基蓝溶液的初始质量浓度为12 mg/L时,自由基产量最高。     

基于正交试验的壅塞空化器数值试验

影响空化强度的因素较多,如空化器结构形状与参数的不同组合,系统水力参数的不同组合,以及它们之间的相互匹配等。基于正交试验的方法,利用Fluent软件对不同结构参数和水力参数的壅塞空化器进行数值模拟试验,建立在不同参数组合下以壅塞空化器内空隙率和背压力为特征的正交试验评价指标,研究各因素对壅塞空化器空化强度的影响程度。结果表明:影响空化强度的因素从大到小依次是流量Q、背压Pb、入口锥角、壅塞管直径d和长度L,最优壅塞空化的参数组合是流量为2.0 m3/h、背压为70 k Pa、入口锥角为35°、壅塞管直径为10 mm和长度为50 mm。     

壅塞空化技术破解剩余污泥的试验研究

以pH,MLSS,MLVSS,TU,SCOD和DD为指标,试验探究壅塞空化技术破解剩余污泥的有效性,研究流量、背压和破解时间等实验变量对破解效果的影响规律,寻求有利于破解的最优结构参数和水力参数。试验结果表明:壅塞空化技术破解剩余污泥是有效的,破解后MLSS和MLVSS下降,SCOD和TU升高,pH值变化不大,破解的效能随着流量的增大而增强,随着背压的增大而先增大后减小;最佳较优工况是流量为1.273 0 m3/h和背压为238.45 kPa,该工况下循环10次时,DD达13.249%。     

水工结构中的空化问题

本文从N—S方程及气泡运动与扩散生长方程出发,建立了描述紊流场中气核空化过程的统一数学模型,并据此导出了流场空化相似准则。指出空化相似包括宏观与微观相似两个方面,空化过程实际上是气核从微观尺度向宏观尺度转化的过程,在建立空化起始判据、空化相似准则时,均需考虑这一特点。本文的分析表明,要在减压实验条件下对原型空化进行相似模拟是非常困难的,数值模拟与实验模拟相结合,是解决水利工程中面临的空化现象“比尺影响”问题的可行途径。     

垂直汇流中空化状态分级探讨

空化空蚀现象、特征和机理的深入了解和认识,对于计算确定空化诱生荷载、预报空化空蚀危害等方面都有重要作用。本文系统地研究了作者根据水利工程中交汇水流和横轴漩涡空化空蚀破坏实例而设计的垂直汇流实验装置中空化发生、发展的一系列空化现象和特征,以初生空化和阻塞空化作为空化发展的两个重要性态转变指标,对空化的整个发生、发展和演变过程提出了一种新的分级方法,并且对垂直汇流中的各空化状态以10~(-3)秒速度拍摄了照片。本文的工作对其它空化源空化空蚀机理的研究有参考价值。     

Study of the phase-change coefficients of the cavitation model in cavitation flow fields generated from cone cavitator

The influence of phase-change coefficients variations in the Singhal cavitation model on the calculation results has been numerically studied. By comparing the numerical results and experimental data, the relationship between the coefficients and cavitation numbers is obtained. The calculation results of 2d axisymmetrical cylinder with 45-degree cone cavitator show that under different cavitation numbers, there are three typical kind of cavities, which are respectively main cavity, secondary cavity and rear cavity. The coefficients variations have a great influence respectively on the three type cavities in shape, collapse position, collapse strength, etc, and different cavitation numbers are corresponding to different phase-change coefficients. The cavitation flow field can be divided into three typical zones according to the cavitation number: weak-cavitation zone, secondary-cavitation zone and supercavitation zone. For 45-degree cone cavitator cylinder, the evaporation coefficients will firstly decrease and then increase with the decrease of cavitation numbers in secondary-cavitation zone, while the condensation coefficients keep relatively lower and almost unchanged. In weak-cavitation zone, there only exists the smaller main cavity attached to the model head or there is no obvious cavity. In supercavitation zone, the secondary cavity attached to the model will fall off and merge into the new rear cavity.     

管道煤气流动特性的分析

本文根据煤气在等截面管道内长距离输送的工程实际,分析了其流动特性,讨论了将其作为不可压流体处理的条件,介绍了摩擦堵塞现象与最大管长。     

高速射弹并联入水过程空泡演化特性试验

为研究多射弹并联入水时多空泡演化特征,首先设计了可用于双射弹水平高速入水的发射装置,通过试验验证了该系统的可行性;然后基于该系统进行了不同空化器直径、径向间距的双射弹并联入水试验,利用高速摄影技术采集到双射弹在并联入水运动过程;最后对采集到的运动序列图片进行数据分析,得到双射弹在并联入水过程中的双空泡演化规律,揭示了射弹并联入水过程中空泡之间的耦合演化机理. 试验结果表明: 高速射弹并联入水过程中,其空泡演化过程存在穿越、吸引及截断3种典型现象;空化器直径与射弹径向间距均是影响双空泡耦合特性的重要因素.相同射弹径向间距时,随着射弹空化器直径减小,双空泡之间的耦合程度减弱,完全穿越转变成部分穿越现象;相同的空化器直径时,随着双射弹的径间距增大,射弹的脱落空泡之间的吸引现象逐渐减弱,但是脱落空泡的偏移幅值随着径向间距的增大呈现先增大后减小的变化趋势;当双射弹存在前后距离时,先发射弹易出现空泡的截断现象.随着轴向间距增大,截断现象将减弱.根据独立膨胀原理可知,相同条件下射弹前后间距减小时截断现象亦将减弱.     

基于水的弱可压缩特性的圆管流动分析

在通常的流动计算中,水的弱可压缩特性经常被忽略掉,然而其对流动计算的影响是很明显的。为了验证可压缩特性对流动特性的影响,对一圆管分别采用了可压缩模型和不可压缩模型进行流动计算,得到了圆管内的压力脉动,通过计算结果与实验值的比较,发现前者的预测值比后者更接近实验值。