楔形叶片旋转空化器叶型改进数值模拟研究

旋转空化器是一种通过叶片在水中高速旋转产生超空泡以实现不同工程实际应用的装置,本文对双叶片旋转空化器现有楔形叶片进行改型,建立了三种不同叶型的空化器三维几何模型,并采用ANSYS FLUENT软件对其产生的空化流场进行数值模拟,对比分析了其水动力学特性.结果表明,相同转速下,叶型2(改进叶型)产生的空泡尺寸最大,叶型1...     

同轴旋转可压缩气体中液体射流形态

基于非线性稳定性理论,在同时考虑射流周围气体同轴旋转、射流和周围气体可压缩性以及射流液体中含空化气泡的条件下,建立了描述同轴旋转可压缩气体中含空泡液体射流稳定性的色散方程,并验证了色散方程及其求解方法的正确性.在此基础上,进行了同轴旋转可压缩气体中含空泡液体射流形态的研究.结果表明:周围气体的同轴旋转改变了射流表面的占优扰动模式,即扰动模式由轴对称扰动占优转变为非轴对称扰动占优;随着气体同轴旋转强度的增加,射流周向形态的变化越来越明显,射流表面会逐渐形成越来越多凹凸不平的波纹.射流及其周围气体的可压缩性对射流周向形态的影响不明显,但会对射流的轴向形态产生一定作用.总体上看,空泡的存在对射流形态的影响弱于气体同轴旋转的影响.通过研究进一步完善了液体射流稳定性数学模型,加深了对液体射流分裂与雾化机理的理解.     

景电灌区含沙量对离心泵空化性能的影响

为探明景电泵站运行中过机泥沙含量对泵空化性能的影响，采用Mixture多相流模型和Schnerr-Sauer空化模型对不同含沙量下模型泵的全流道进行数值计算，模拟了离心泵内部固-液-汽三相流场，得到了叶轮内部流动特征，分析了含沙量对叶轮空泡体积分布与空化性能的影响规律。结果表明，含沙水中泵更易发生空化，叶轮内空泡体积分布随含沙量的增加变化不同，在一定的含沙量范围内叶轮空化程度较轻，泵的空化性能较优。研究结果可为沿黄泵站的设计及安全运行提供一定的借鉴。     

基于水力空化技术实现杀菌的实验研究

为了验证水力空化杀菌的可行性,本文搭建了基于旋转空化器的水力空化实验系统,研究入口压力和空化发生温度对大肠杆菌的杀菌效果。研究结果表明,当入口压力在-0.02 MPa至-0.05 MPa之间变化时,其对杀菌效果影响并不大;但空化发生温度却显著影响杀菌效果,当空化发生温度为60℃时,大肠杆菌全部灭活。     

微型高速泵小流量工况空化特性数值分析

通过CFturbo与UG软件建立及优化模型,基于RNG k-ε湍流模型和Rayleigh-Plesset空化模型,利用CFX(计算流体力学)软件对微型高速离心泵进行数值模拟。通过小流量和不同进口总压工况,对叶轮进口段流动特性、叶片表面和叶轮流道的静压分布以及叶轮流道内空泡数分布3个方面进行流场分析。结果表明:流量对叶轮进口段回流影响较大;叶片前缘到后缘的压力逐渐增大,叶轮流道进口到出口的压力也逐渐增加;扬程系数陡降前的振动是叶轮空化不稳定引起的,随着空化系数的降低,空泡体积数逐渐占据整个叶轮流道,空泡分布也由不对称转变为对称结构;为微型高速泵的设计和研究提供了理论基础。     

振动及加热壁面条件下的近壁空泡溃灭可视化研究

采用低压电火花生成空泡的方式系统研究了复杂壁面条件下的近壁空泡溃灭行为。通过不同类型振动壁面及不同温度壁面附近的空泡溃灭行为的可视化试验,发现壁面振动对空泡溃灭有促进作用,空泡溃缩过程更快,体积变化更显著。不同类型壁面对空泡溃灭过程的影响不同,柱形壁面相较于球形壁面,近壁的空泡形态较不规则,溃灭呈现整体塌陷的趋势,在反弹阶段会形成不规则的空泡云。壁面升温会使得近壁空泡产生明显趋向于壁面的溃灭行为,并伴随多次空化的现象,这会对壁面造成严重损伤。     

柴油机喷油系统空泡现象的试验研究

研究柴油机喷油系统的空泡现象,对分析喷油系统中柴油-空气(或燃油蒸气)两相介质的流动,对喷油过程的模拟计算,了解喷油系统的穴蚀机理以及喷油系统过渡过程中的油量超调等均有一定意义。本文用高速摄影技术研究了喷油泵出油阀紧帽腔和高压油管内的空泡现象及变化规律,讨论了喷油系统结构、调整参数及运行工况对空泡形成的影响。     

流化床内颗粒旋转特性的数值模拟

将离散单元法和计算流体力学相结合,在自行编制程序的基础上对流化床内气固两相流中颗粒的旋转特性进行数值模拟,得到了气体的速度场、颗粒的速度场、颗粒平均体积分数以及颗粒平均转速分布,并重点分析了颗粒的旋转对颗粒平均速度、床层膨胀高度和平均空隙率的影响以及影响颗粒平均转速的因素.结果表明:颗粒的旋转不仅会对颗粒自身的运动产生影响,也会对其所在的流场产生一定影响;颗粒平均转速不仅与颗粒间的碰撞次数有关,还与颗粒间的碰撞强度有关,且密度大的颗粒的平均转速小于密度小的颗粒,直径小的颗粒的平均转速大于直径大的颗粒.     

固体颗粒含量对离心泵空化特性影响分析

为研究离心泵输送介质中固体颗粒含量对空化的影响,采用数值计算与试验结果进行对比相结合的方式进行了深入地研究,结果表明:固体颗粒含量对空化的影响比较大,空化随固体颗粒含量的增加而严重;在相同进口压力工况下,不同的固体颗粒含量对叶轮内部空泡流动轨迹及速度变化等因素的影响较大;在相同空化工况下,固体体积分数总体上是随固体颗粒含量的增加而增大,但受空化影响在一些区域内的固体体积分数会减小;在固体颗粒含量不变的情况下,叶轮流道内的固体体积分数随着空化的发展而逐渐减小。由于空化非线性变化规律产生而引起叶轮流道内固体体积分数呈现非线性规律变化。     

叶片数对离心泵瞬态空化特性的影响

为研究叶片数在离心泵设计工况下对瞬态空化特性的影响,基于SST k-ω湍流模型和Zwart空化模型,以3种叶轮叶片数的离心泵为研究对象对其内部空化流动进行三维非定常数值模拟。结果表明:对于3组不同叶片数(Z=4、5、6)的叶轮,随着叶片数逐渐增加,离心泵扬程增加,但效率无明显差异;不同叶片数离心泵的空化特性曲线不同,临界空化点压力以及扬程断裂值不同,3种叶轮方案在无空化时的扬程分别为44.8、41.8和39.2 m,扬程断裂的相对值分别占其扬程的27%、25%、32%,即Z=5的叶轮离心泵扬程下降最少;在叶轮的一个旋转周期内,随着时间的增大,Z=4的空泡体积逐渐增加,Z=5和Z=6的空泡体积逐渐减小;叶片数较少时,叶轮流道内相对轴面漩涡运动剧烈,流体的绝对速度降低,造成泵压头的衰减,加速空化发生。