水力空化改质对重质原油沥青质及性质的影响

利用水力空化过程产生局部的高温、高压、高射流以及强大的剪切力等极端化学物理条件改质处理沙特重质原油，试验结果表明：沙特重质原油经过水力空化改质后粘度由13.61降低至7.22mm2/s，残碳由7.16%降低至6.48%，实沸点蒸馏后减压渣油降低1个百分点。进一步采用APPI FT-IR MS、XRD、FT-IR、SEM和粒度分布等技术研究了水力空化改质对沙重原油分子组成，沥青质团聚体微晶结构、沥青质胶束粒径分布、沥青质官能团、沥青质形貌等方面的影响，从分子角度阐述空化改质重油的机理。研究结果表明：水力空化改质后沙重原油分子量分布、芳烃类化合物缔合作用变小；沥青质对低DBE化合物吸附性能降低；沥青质团聚体微晶结构更加松散；沥青质胶束粒度分布降低；沥青质分子相互团聚作用力减弱。进一步考察了水力空化改质前后减压渣油延迟焦化性能，改质处理后焦炭产率降低1.85个百分点，液体收率和气体产率分别增加1.52和0.33个百分点，水力空化改质对沥青质性质、结构特点的改善能够有效的提高其加工性能。     

转速对涡旋液泵空化性能的影响

基于空泡动力学和两相流理论,采用Schnerr-Sauer模型,运用动网格技术对涡旋式液泵不同转速下的空化特性进行了数值模拟,得到不同转角下流场内空化发生位置和强度随着转速的变化规律,以及气液相的分布情况。结果表明:涡旋液泵低转速时不易发生空化,随着转速的增加,空化加剧且多发生在啮合间隙处及吸液腔内,转角较大时在动盘外壁面处也有较为严重的空化发生;随着转速的增大,泵进口流量增大,由于空化的加剧效率降低。     

微观表面形貌对螺旋槽液膜密封空化发生的影响

为探索微观表面形貌对液膜密封空化的影响,基于满足质量守恒的JFO空化模型及坐标变换,建立考虑微观表面形貌的双坝区螺旋槽液膜密封数学模型;采用有限体积法离散求解控制方程,综合分析表面粗糙度、周向波度和径向锥度对螺旋槽液膜密封空化发生的影响规律。结果表明:相比而言,密封面计入微观表面形貌后,摩擦副液膜中空穴区发生位置分散且形状不规则;以空化面积比为判据,较大表面粗糙度对液膜空化促生虽起到积极作用,但数据较小,可忽略不计;锥度对液膜中空穴促生和抑制影响有限,波幅的增加显著促进液膜中空穴的发生;高频波数时,正锥度有利于降低液膜空化面积比,抑制空穴。     

文丘里管空化强化离子交联法制备壳聚糖抗菌微粒

以甲基异噻唑啉酮(methylisothiazolinone,MIT)为模型抑菌剂,采用基于文丘里管的水力空化强化离子交联法制备壳聚糖抗菌微粒,考察不同配方和工艺条件对平均粒径和包封率的影响,并和传统机械搅拌制备进行比较。结果表明,三聚磷酸钠(sodium tripolyphosphate, TPP)与壳聚糖质量比是影响平均粒径大小的关键因素,且当二者质量比为2:15～6:15,文丘里管空化可稳定制备得到微粒;优化工艺条件为:空化入口压力0.2MPa、空化时间20min、壳聚糖质量浓度3.0 g×L~(-1)、TPP与壳聚糖质量比6:15、MIT浓度0.5 mmol×L~(-1);此时制备的微粒分散性好、形态圆整,且粒度分布窄,平均粒径为329.4 nm,包封率为(62.3±2.57)%,和传统机械搅拌相比,平均粒径减小20.5%,包封率提高17.7%以上。文丘里管空化适用于强化离子交联法制备壳聚糖抗菌微粒。     

基于6DOF的高速射弹入水超空泡特性研究

根据非定常不可压缩流动的N-S方程和k-epsilon湍流模型,利用VOF多相流模型和Schnerr-Sauer空化模型,采用6DOF动网格,对反鱼雷射弹的入水过程进行了仿真。主要研究了两种具有不同空化器形状的射弹分别在入水角为30°和60°的工况下超空泡的形态和发展过程,以及阻力系数的变化情况。将仿真得到的空泡轮廓同经验公式计算结果进行对比,将仿真所得的弹体运动速度同在靶场进行实弹射击的测速结果进行对比,论证仿真程序的可靠性。结果表明:仿真结果与经验公式计算结果、实弹射击结果吻合程度较好,仿真成果可靠性较高;空化器形状对于阻力系数的大小有较大影响,入水角度对阻力系数的变化趋势有较大影响;弹体完全入水后升力系数、阻力系数因尾拍扰动而在一定范围内振荡,大入水角下弹体尾翼对水面的撞击较小入水角下剧烈。研究结果可为进一步研究反鱼雷射弹结构和超空泡射弹的优化提供必要参考。     

空化技术研究现状与发展趋势

探讨了不同结构下空化设备的性能和空化效果,其中包含一些采用两种空化机理复合的空化设备,并分别阐述了它们的机理、结构及应用情况等。     

文丘里管式空化器的数值模拟

水利空化是一个较复杂的过程,反应过程中会受到工作环境、仪器设备各项参数、液体的状态等因素的影响。针对基于水力空化相关原理及文丘里管的特性,利用Fluent模拟软件建立了模拟模型,考察了文丘里管空化装置入口压力、喉部直径、入口角度及入口直径等参数对空化效果的影响,得到了各个因素的影响规律及优化条件,确定了空化效果最好的空化器,为同类空化器的实际应用提供了较好的理论基础和借鉴。     

垂直轴潮流能水轮机不同翼型叶片空化规律

为研究垂直轴水轮机叶片翼型形状对叶片空化的影响,采用数值模拟方法,对相同条件下相同相对厚度不同相对弯度的翼型,以及相同相对弯度不同相对厚度的翼型做了空化仿真。仿真结果表明,相同相对厚度不同相对弯度的薄、厚两种翼型,随着相对弯度增大,空化现象越易出现。相同相对弯度不同相对厚度的对称、相对弯度不为零的两种翼型,随着相对厚度增大,空化现象越易出现。同时监测了不同情况下翼型的升力系数和阻力系数,考虑到空泡的出现对翼型升力和阻力有所影响,将能量转化参数中的升力系数、阻力系数和升阻比与空化性能结合起来讨论。并将翼型按照相对弯度与相对厚度分组,分别探讨了相对弯度和相对厚度对翼型空化的影响规律,翼形相对厚度相同时,相对弯度越大,或者翼形相对弯度相同,相对厚度越大,则更容易空化。