文丘里管装置流动特性的数值模拟

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1、学号：15103103常州大学课程小论文题目文丘里管装置流动特性的数值模拟学生潘国浩学院环境与安全工程学院专业班级环科（研）15指导教师杨克专业技术职务博士二○一五年十二月文丘里管装置流动特性的数值模拟潘国浩（常州大学环境与安全工程学院，江苏常州213164）摘要：利用Fluent软件对文丘里管装置的流动特性进行数值模拟，分别探究其不同速度、不同喉管长度以及不同喉管直径下的参数分布规律。研究结果表明，在入口速度逐渐增大条件下，液流经文丘里管加速后，其速度重心先右移后左移。且液流状态为，先层流后涡流再紊流分布，喉部压强为逐渐降低；随着喉管长度的增大，喉部压强先降低后上升，其速度重心先右移后左移

2、。液流状态则呈现出，先紊流后层流分布，且当喉管长度为20mm时，能够发生空化效应；随着喉管直径的增大，喉部压强为逐渐增大，其速度重心，由渐扩段喉口处逐渐向两边管壁移动，液流分布状态逐渐由层流向涡流转化。关键词：文丘里管；设计；流动特性；数值模拟中图分类号：TV131Abstract:TheflowcharacteristicsoftheVenturitubedevicebyusingtheFluentsoftwarefornumericalsimulation,toexploretheregularitiesindifferentvelocity,throatlengthandthroatd

3、iameterunderdifferentparameterdistributionrespectively.Theresultsshow,underdifferentinletvelocityconditions,aftertheliquidflowpassageinthetubetospeedupthetube,thespeedofthecenterofgravityoffirstmovestotherightandthenleft,andtheliquidflowstateis,distributionofeddycurrentbeforethefirstlaminarflow,thr

4、oatpressureisgraduallyreduced;Withtheincreaseofthroatlength,throatpressuredecreasesfirstandthenincreases,itsvelocitycenterisafterthefirstmovestotherightandleft,liquidflowstateispresented,laminardistributionofturbulentflow,andwhenthethroatlengthis20mm,cavitationeffectcanoccur;Withtheincreaseofpipedi

5、ameter,throatpressureisgraduallyincreased,itsvelocitycenterisaflaringsectionofthroattubewallgraduallymovingtowardbothsides,theliquidflowdistributiongraduallyfromlaminarflowtovortextransformation.Keywords:Venturitube;design;flowcharacteristic;numericalsimulation文丘里管亦称通用文丘里管、低压损文丘里管，由于其特殊的的渐缩管、喉管、渐扩管

6、结构，使得液流高速通过时能产生空化效应，而被广泛应用。空化效应是液体特有的现象，主要是指当液体内局部压力降低时，液体内部或固液交界面上蒸气或气体的空穴（空泡）的形成、发展和溃灭的过程[1]。此时，由于空气泡的溃灭会在其周围引发热点，从而产生瞬时高温和高压，并能形成强烈的冲击波和速度高达100m/s以上的微射流[2]。这种极端的物理、化学环境能引起多种物理与化学效应，作用于物件或周围物质，达到清洗、切割、破碎物件、破乳以及处理有机物等效果[3]。文丘里管作为水力空化的主要装置之一[4]，目前已在石油，乳化油等废水破乳方面得到广泛应用[5]，其主要机理是空化设备形状变化导致液体速度变化，进而引起

7、压力变化所致[6]。本文首先利用Gambit软件对文丘里管装置进行了设计，并基于计算流体力学软件Fluent6.3对文丘里管装置的流场特性进行了数值模拟分析，探究其液体流动特性，以期能够为其在文丘里管装置设计、选材以及乳化废水破乳领域的应用方面给出改进建议，空化效应利用最大化。1.文丘里管装置为了能够清楚地观测文丘里管对乳化油废水进行破乳的情况，设计出容易产生空化且尺寸合适便于观察的文丘里管装置是关键。本文设