空化水射流清洗系统的设计及数值模拟研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文(工程硕士)空化水射流清洗系统的设计及数值模拟研究硕士研究生：刘艳指导教师：韩广才教授企业导师：王孟军研究员工程领域：机械工程论文主审人：梁文彦副教授哈尔滨工程大学2018年6月分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）空化水射流清洗系统的设计及数值模拟研究硕士研究生：刘艳指导教师：韩广才教授学位级别：工程硕士工程领域：机械工程所在单位：航天与建筑工程学院论文提交日期：2018年5月论文答辩日期：2018年6月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheProfess

2、ionalDegreeofMaster（MasterofEngineering）DesignandNumericalSimulationofCavitationWaterJetCleaningSystemCandidate:LiuYanSupervisor:Prof.HanGuangcaiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringEngineeringField:MechanicalengineeringDateofSubmission:Mar.，2018DateofOralExamination:Jun.，2018University:Har

3、binEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家

4、有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日摘要当液流内局部压力低于相应温度下该液体的饱和蒸气压强时，会出现空化现象。空化泡溃灭会产生巨大的冲击力，释放出很高的能量。将空化引入水射流技术可

5、以显著提高射流的冲击力，增强其清洗、破碎等能力。目前，对于空化水射流技术的研究日渐增加，它作为一种新型水射流，拥有工作压力低、射流冲击压力强、环保节能等优点，具有十分广阔的应用前景。但目前对空化水射流的研究还有许多欠缺，射流喷嘴的具体结构参数也有待进一步的优化。本论文在对空化水射流相关技术了解的基础上，首先完成了一整套应用空化射流清洗技术的系统设计，该系统包含高压装置、供水系统、空化喷嘴与试验台架4个部分。接着以优化喷嘴结构为目标，通过改变角形喷嘴与收缩管形喷嘴几何参量与工作环境参量，利用ICEMCFD软件划分网格，运用Mixture模型与RNGk−ε模型，设置初始参数与边界条件，利用FL

6、UENT软件进行数值模拟计算。分析计算得到的相关数据、云图与曲线，得出结论发现：当出口扩散角为30°、入口收缩角为13.5°、直径为1.6mm时，角形喷嘴具有最佳空化效果；当喷嘴入口压力增大，喷嘴空化效果明显变好；当工作水深在0米至10米范围内增加时，喷嘴空化效果在一定程度上变差；相同工况下，角形喷嘴的空化效果要优于收缩管形喷嘴。最后，用结构优化后的喷嘴搭建空化水射流实验平台，进行铝板、锈板和沥青板的清洗实验，初步检验清洗效果。关键词：清洗技术；空化射流；系统设计；数值模拟IAbstractCavitationoccurswhenthelocalpressureintheliquidflo

7、wislowerthanthesaturatedvaporpressureoftheliquidatthecorrespondingtemperature.Cavitationbubblebreakingwillproduceagreatimpact,releaseofhighenergy.Introducingcavitationintowaterjettechnologycansignificantlyimprove