探究基于fluent软件的水力空化数值模拟

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1、大连理工大学硕士学位论文基于FLUENT软件的水力空化数值模拟姓名：王智勇申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：赵宗昌;张晓冬20060601大连理工大学硕士学位论文摘要空化是由于液体中的局部低压(低于相应温度下该液体的饱和蒸汽压)使液体汽化而引发的微气泡(或称气核)爆发性生长现象。根据空化产生的方法一般可以分为四种类型：声空化，光空化，粒子空化和水力空化。其中，水力空化现象发生在很多场合，例如在有管径急剧变化的管道中和水力机械中。利用水力空化所形成的异乎寻常的高温、高压、强冲击波、高速微射流等极端条件，可以强化许多工艺过程。因此，水力空化在许多领域都具有广阔的应用前景。随着计算流

2、体力学(CFD)的发展，数值模拟技术以其高效、低成本、能适应多种可变因素等优势在越来越多的领域得到推广和应用。本文使用CFD软件FLUENT对文丘里管中的空化流场进行数值模拟，分析研究了操作参数、物性参数和结构参数对空化效应的影响，所得主要结果如下：(1)在FLUENT中，可以采用标准k-e模型和空化泡动力学模型对文丘里管中的水力空化进行数值模拟；(2)当出口压力一定时，升高入口压力可以增强空化效应；(3)随着温度的升高，液体的饱和蒸汽压也随着增大，这有利于产生空化；而同时液体中溶解的气体含量则随着下降，这又限制了空化的发生；在40"C附近空化核心区汽含率最小，空化强度最弱：(4)液体

3、的粘性对空化具有抑制作用，粘性越大空化强度越弱；(5)表面张力对空化的影响不明显；(6)当液体中初始含气量很小的时候，随着液体中初始含气量的增大，空化强度也随着增大；当液体中初始含气量增大到一定程度后，随着含气量的增大，空化强度则随着减小；(7)随着文丘里管内壁表面粗糙度的增大，管内空化核心区的汽含率也随着增大；(8)文丘里管的喉部直径、入口锥角和出口锥角对空化效应有着重要的影响。本文的计算结果为文丘里管的优化设计提供了依据。关键词：水力空化；数值模拟；FLUENTI流场；文丘里管基于FLUENT软件的水力空化数值模拟NumericalSimulationofHydrod)7namic

4、CavitationBasedonFLUENTAbstractCavitationisaweenygasbubbles(orcalledgasnucleus)suddenlygrowingphenomenon，whicharosedbylocallowpressure(10werthansaturatedsteampressureatthesametemperature)intheliquid．Cavitationisclassifiedintofourtypesbasedonthemodeofitsgeneration：acousticcavitation，opticcavitati

5、on，particlecavitationandhydrodynamiccavitation．HydrodynamiccavitationOCCUTSinmanycases．suchasinpiping、树thdiametersuddenlychanged，andinwaterpowermechanism．Usingextremecondition(hightemperature，highpressure，strongbowwaveandhighspeedjetflow)Arosedbyhydrodynamiccavitationcouldstrengthenmanytechnolog

6、icprocesses．So，hydrodynamiccavitationiswidelyappliedinmanyfields．Alongwitllthedevelopmentofcomputationalfluiddynamics(CFD)．numericalsimulationisappliedmoreandmorewidelyduetoitshighefficiency，lowcostandwelladaptability．Inthisthesis．theCFDsoftwareFLUENTiSusedtosimulatetheflowfieldsofcavitationinth

7、eventuri．nleinfluencesoftheoperationparametersandphysicalcharactersandstructuresoncavitationeffectAreinvestigated，andsomeconclusionsAreeduced．1．InFLUENT．thestandArdk_￡modelandthecavitationbubbledynamicsmodelCOuldbeusedtosimu