文丘里管空化反应器的空化特性研究

文丘里管空化反应器广泛应用于水处理领域,深入研究其空化特性,对进一步提升其应用水平具有重要意义.文章建立了15个不同喉部直径和入口锥角的文丘里管空化反应器的数值模型,利用数值模拟结果计算了空化出生位置的空化数,分析了空化数变化情况及其与气含率、入口锥角、喉部直径的变化关系.结果表明:喉部直径为3 cm和入口锥角18°的...     

孔板和文丘里管复合结构空化器的优化设计

利用ANSYS-CFX软件, 在相关水力装置空化器研究的基础上, 对孔板和文丘里管复合结构空化器的空化效果进行模拟优化。在孔板结构参数相同、位置一定的条件下, 对复合结构空化器的空化流场进行数值模拟, 探讨3种不同形式的文丘里管喉部结构对空化效果的影响。通过对空化流场的压力分布、空泡体积分数以及汽含率的分析, 结果表明:文丘里管喉部结构形式对空化效果有着明显的影响, 在相同的边界条件下, 急剧型的复合结构空化器空化效果更强。       

文丘里管结构参数对水力空化降解罗丹明B染料废水的影响

为研究文丘里管结构参数对水力空化强度的影响,设计了以文丘里管为核心的水处理装置,选用8个尺寸不同的文丘里管处理罗丹明B废水.研究了文丘里管结构参数、入口压力及反应时间对空化效果的影响,结果表明:文丘里管空化效应优劣与其结构参数有关.随着入口压力的增大(0.3~0.5MPa)、喉径比的降低(0.24~0.08)、喉管长度的增加(25~35mm),不同文丘里管对罗丹明B降解率均呈现先增加后降低的趋势;随着反应时间的增加(0~60min)、扩散段长度的增加(30~90mm),罗丹明B降解率均呈现上升趋势,最高可达15.8%.     

多孔板与文丘里组合式空化灭活致病菌研究

基于浙江工业大学水力学实验室自主研发的方孔多孔板与文丘里组合式水力空化反应装置,通过变换多孔板与文丘里喉部、文丘里扩散角的不同组合,针对取自非饮用水源的原水,以水中菌落总数和大肠杆菌为指示菌,研究了空化数、喉部流速、孔口排列、原水初始体积分数和水力空化作用时间等因素对灭菌效果的影响,并探讨其产生的内在机理。实验结果表明:当组合形式为25孔交错式孔板、喉部300mm、扩散角为4.3°时可达到对菌落总数和大肠杆菌最优灭活效果。同时,降低空化数、提高喉部流速、延长水力空化作用时间和选取适当的原水初始体积分数都将有助于进一步提高装置的灭活效果。     

结构参数对拉伐尔喷管空化特性影响的数值模拟

采用CFD方法模拟水在不同结构参数拉伐尔喷管中的空化流动情况。在一定的操作参数下,采用空化泡动力学模型模拟分析拉伐尔喷管不同入口直径、喉部直径、收缩段长度、扩张段长度、扩张段锥角等结构参数对空化效果的影响,并参照正交试验的方法研究各影响因素与水平之间的关系。结果表明：随着喷管喉部直径的减小,空化区域内的汽含率升高,空化数减小,空化效应增强;入口直径与收缩段长度的改变对喷管空化特性的影响不明显;在一定范围内增大扩张段锥角有利于空化强度的增加,但锥角过大反而抑制空化的进行;扩张段长度的增加可以影响空化产生的区域,但对空化强度影响较小;正交试验结果表明在几个结构参数之中,喉部直径的改变对喷管空化特性的影响最大。     

余热排出泵小破口失水事故空化特性数值分析

为研究小破口失水事故工况下余热排出泵内部空化流动特性,基于Rayleigh-Plesset方程的混合物均相流空化模型和剪切应力运输SST湍流模型,对余热排出泵高温高压环境下叶轮内空化流动进行全流道数值计算。根据计算结果获得了余热排出泵小破口严重事故工况下扬程和效率的衰减曲线及空化发生的初始压力,捕捉到泵内空化的发生、发展过程。研究结果表明:当环境压力降低至大约1.15 MPa时,叶片吸力面进水边靠近前盖板处开始出现空泡,随着环境压力的降低,空泡分布区域及空泡体积分数不断扩大;当压力降低至1.143 MPa时,叶轮内部最大空泡体积分数达到50.17%,严重空化时,叶片工作面会有空泡聚集并造成叶轮流道严重堵塞致使泵扬程急剧下降。通过分析空化发生的状况得出空化发生的初始压力,为余热排出泵的设计提供一定的参考。     

基于空化效应的微泡浮选油水分离方法

针对变电站含油废水的水处理问题,提出了一种使用旋流-静态微泡浮选柱内置旋流器用于油水分离的方法,并且分析了旋流器内部油滴的聚结过程;在油水分离初步完成后,利用水力空化效应进一步降解与净化分离后的废水。对传统的空化发生装置文丘里管作出改进,并且通过Fluent仿真研究不同内部流道尺寸对空化效应的影响,通过亚甲基蓝溶液与羟基的反应验证了最佳内部流道尺寸为1 mm,在此尺寸下空化效果最好。在溶液初始质量浓度为100 mg/L、温度为35℃、入口压力为0.3 MPa的条件下进行水力空化实验,流道尺寸为1 mm时油的去除率达到37%,去除率较高。     

变喉部长径比文丘里式水力空化杀灭原水中病原微生物的试验研究

基于浙江工业大学水力学实验室自主研发的变喉部长径比L/R文丘里(Venturi)式水力空化装置,考虑了4种喉部长径比L/R=10、30、60、100,4种原水占比(初始浓度)V_0/V=25%、50%、75%、100%,以菌落总数和大肠杆菌作为病原微生物指示菌,试验研究了喉部长径比、喉部流速、水力空化作用时间、原水初始浓度、空化数等因子对水力空化杀灭原水中病原微生物的影响。试验结果表明:空泡溃灭时产生的微射流、冲击波会使原水中病原微生物的细胞发生空蚀破坏,水流空化数越低,对大肠杆菌、菌落总数的杀灭率越高;流速较低或原水初始浓度较高时,其杀灭率随喉部长径比的增加逐渐增大;流速较高或原水初始浓度较低时,其杀灭率几乎与喉部长径比无关;增大喉部流速或延长水力空化作用时间,可进一步提高对病原微生物的杀灭效果。水力空化是一种无需添加消毒剂、无消毒副产物的新型生活饮用水消毒技术。     

基于正交实验的壅塞空化器数值试验

影响空化强度的因素较多,如空化器结构形状与参数的不同组合,系统水力参数的不同组合,以及它们之间的相互匹配等。基于正交试验的方法,利用Fluent软件对不同结构参数和水力参数的壅塞空化器进行数值模拟试验,建立在不同参数组合下以壅塞空化器内空隙率和背压力为特征的正交试验评价指标,研究各因素对壅塞空化器空化强度的影响程度。结果表明:影响空化强度的因素从大到小依次是流量Q、背压Pb、入口锥角、壅塞管直径d和长度L,最优壅塞空化的参数组合是流量为2.0 m3/h、背压为70 k Pa、入口锥角为35°、壅塞管直径为10 mm和长度为50 mm。     

基于正交试验的壅塞空化器数值试验

影响空化强度的因素较多,如空化器结构形状与参数的不同组合,系统水力参数的不同组合,以及它们之间的相互匹配等。基于正交试验的方法,利用Fluent软件对不同结构参数和水力参数的壅塞空化器进行数值模拟试验,建立在不同参数组合下以壅塞空化器内空隙率和背压力为特征的正交试验评价指标,研究各因素对壅塞空化器空化强度的影响程度。结果表明:影响空化强度的因素从大到小依次是流量Q、背压Pb、入口锥角、壅塞管直径d和长度L,最优壅塞空化的参数组合是流量为2.0 m3/h、背压为70 k Pa、入口锥角为35°、壅塞管直径为10 mm和长度为50 mm。     

水泵能量试验及汽蚀试验曲线拟合的探讨

本文探讨了水泵能量试验及汽蚀试验曲线拟合的问题。提出采用改进的多项式最小二乘法对泵能量试验曲线进行回归处理，并在此基础上，探求了一种协调拟合中出现的曲线光顾与拟合精度这一对矛盾的方法。关于汽蚀试验曲线的拟合，则采用了一非线性拟合的数学模型。对两模型都结合相应实例分别加以了说明，并给出了处理后的试验曲线。     

Characteristics of Vibration Induced by Cavitation

Cavitation-induced vibration characteristics and the relations between the vibration and cavitation are studied. Cavitation vibrations are measured around a model hollow-jet valve by an accelerometer under cavitating and non-cavitating conditions. The measurement data is analyzed by FFT method. The corresponding cavitating flow patterns are photographed by a high-speed camera with an xenon flash lamp. The frequency band of the vibration induced by cavitation is determined. To compare the vibration intensities under different cavitation conditions, a definition of vibration acceleration level is introduced based on power spectral density of the vibration. By the analysis of vibration, the definitions of characteristic cavitation number are suggested. According to these cavitation numbers, the cavitation process is divided into three stages, that is, incipient cavitation, subcavitation and supercavitation.     

混流式水轮机空化流动特性分析

采用混合物空化模型对混流式水轮机的内部流场进行了数值计算,得到了大流量工况、最优流量工况、小流量工况水轮机的内部流动特性。计算结果表明：在大流量工况和小流量工况下,尾水管中心截面的低压区与涡带是相对应的,压力脉动的幅值主要受尾水管涡带直径两端压力差的影响,其尾水管进口段左右两侧以及弯肘段附近均有较大的漩涡区域,造成较大的能量耗散,尾水管内有明显的回流现象,水轮机内部流动比较紊乱。     

脉动压力对空化的影响

为了消除空化试验的比尺效应,具体分析脉动压力对空化的影响,从泡动力学方程得出水中气核的发育时间和临界压力,得出气核的生长时间小于水流的负脉动周期;另由于水流脉动对气核的振荡作用,使气核提前膨胀,促使空化提前发生,计算空化数时需计入脉动压力项。根据N-S方程分析了脉动压力的模型律,结合原型测量结果,得出在强紊动区中脉动压力满足重力相似律,但在溢流坝面、陡槽底部等处脉动频率比尺不满足重力相似律,频率比尺约为1。在进行强紊动区的空化实验时,应注意水流脉动对空化的影响。     

CrMnB堆焊合金的空蚀行为

利用超声振荡空蚀实验设备研究了CrMnB堆焊合金的空蚀行为，实验结果表明：CrMnB堆焊合金抗空蚀性能显著高于0Cr13Ni5No马氏体不锈钢，堆焊合金中亚稳奥氏体在冲击力的作用下，诱发马氏体相变，提高堆焊合金表面的硬度和强度并吸收引起空蚀损伤的冲击能，是CrMnB堆焊合金具有很高抗空蚀性能的主要原因。     

消能孔板空化特性的数值模拟

采用大涡模拟方法对消能孔板流场及空化现象进行了数值模拟,研究分析了消能孔板空化特性,计算所得的压力分布及空化特性与减压模型实验结果进行了比较,二者符合良好,计算结果表明,采用大涡模拟方法模拟空化是可行的,由于数值模拟不仅可以给出详细的流场物征,而且不受比尺效应影响,故可成为研究空化问题有力手段。     

空化喷咀的参数分析

“空化水射流”可以提高高压水射流的切割能力。利用空化喷咀来产生“空泡”是获得“空化水射流”的简便方法。在大量试验的基础上,本文对“空化喷咀”各参数对“空化水射流”的影响进行了分析,为设计优良的“空化喷咀”,产生高效的“空化水射流”提供了参考。     

水泵汽蚀及其防止措施

分析了水泵汽蚀现象产生的原因及水泵汽蚀现象的危害,并提出了防止和减轻汽蚀的几点意见。     

液压系统气穴现象研究

液压设备较长时间不启动或间断使用以及液压泵的吸空现象,均能使液压系统形成气穴。气穴的存在最直接的影响是造成液压系统的压力波动,破坏执行元件的工作稳定性。用增大吸入配管系统的流道阻力、不变更配管系统而增加被试泵的转速、闭式回路中使用真空泵降低回路压力等方法,可以测验液压系统的气穴。采取降低液压油中空气含量、防止局部真空的绝对压力低于空气分离压等措施,可以防止气穴现象的产生。