收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

簧片哨的空化场模拟与实验探究

牛蓉芬  
【摘要】:工业的加速发展,使废水污水中污染物的成份逐年增多。传统的水处理技术已显的力不从心。近年来,国内外的学者们相继在实验室开展了利用超声波的声空化效应来降解废水、污水中的不同有机物,并与氧化处理、膜法等传统技术联用,取得了一定的效果。但是由于受到声空化反应器的设计限制,使这种技术很难实现工业化。因此,学者们将目光聚集在水力空化的研究上。水力空化是在水力装置(如几何孔板,文丘里管,簧片哨等)的设计上改变液体流道,使流道所通过的水力装置截面发生突变,当流体流经这些突变的截面时会形成高压射流,因此在流道面积突变处会形成空化,空化区域中的空泡将随液体一起流动,这便在流场内形成一个较大的空化场。此外水力空化的装置简单、能耗低、处理量大,这为大流量处理的工业化应用带来优势。簧片哨作为水力空化发生装置,具有比一般的水力机械空化效果高的多重空化效应。本论文所做工作主要包括以下几点: (1)由空化机理可知,空化现象包括空化初生、空化发展与溃灭。而空化初生应满足两个必要条件,即液体中有微空泡和低压力场的存在。簧片哨作为空化发生器,也应满足这两个必要条件。本文通过理论分析与计算,发现簧片哨满足空化初生的必要条件,因此簧片哨可以发生空化。 (2)应用有限体积法的计算流体动力学软件Fluent,对簧片哨的空化流场进行数值模拟。通过气液两相混合流的连续方程、动量方程和第二相体积分数方程求解流场中液体的气含率分布、湍动能分布、绝对压强分布及速度分布,经分析发现簧片哨可以发生空化现象,且在簧片的尖劈处其空化强度是最强。 (3)实验研究工作主要是从定性的角度对数值模拟起验证和支撑作用。为了更深入、更直观的研究簧片哨的空化,本文通过实验采集其不同工作压力时噪声信号,对其进行傅里叶变换得到频谱图,分析发现在入口压力为0.5MPa时,簧片哨产生空化现象,且随着入口压力的增大,空化强度越强烈。同时用铝箔腐蚀的实验方法对簧片哨的空化现象进行了测量,发现可以明确的观察到簧片哨的空化现象。通过对实验结果的分析和观察,得到了与Fluent软件模拟相吻合的结论。 (4)通过Fluent软件模拟簧片哨的结构参数(喷嘴长度、入口直径)对其空化效果的影响。发现对于簧片尺寸和喷嘴厚度不变,随着喷嘴长度的减小,空化流场中的气含率和湍动能都在增加,绝对压力在减小,这有利于空化的发生,可以增强空化流场中的空化强度;其次在入口压力、簧片尺寸和喷嘴尺寸不变的情况下,当入口直径减小时,簧片哨空化流场内产生较大的气含率、湍动能、以及较低的压力场,这些条件增加了流场内的空化效应,可对悬臂式簧片哨的优化设计提供参考。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 陈红;李晓静;万明习;王素品;;高强度聚焦超声场中空化泡群的结构及其形成过程[J];声学学报(中文版);2006年06期
2 梁召峰,周光平,林书玉;大功率低频超声场测量研究进展[J];声学技术;2004年01期
3 张永元,吴胜举,张涛;六边形活塞声源辐射远场研究[J];陕西师范大学学报(自然科学版);2005年03期
4 李化茂,谢安东,钟凡,万慧军,刘丽君,冯若;超声空化场的影像研究[J];声学技术;1997年03期
5 李化茂,方小牛,李新发,罗世地,冯若;超声波对水的电解反应起抑制作用[J];厦门大学学报(自然科学版);1993年S2期
6 李化茂,冯若;鲁米诺增强声致发光应用研究的进展与问题[J];应用声学;1998年03期
7 李化茂,李宇华,冯若,吕家鸿,谢锦平,喻振源,万慧军;超声空化场速熔高分子化合物的现象及其机制[J];声学技术;2000年04期
8 李化茂,吕家鸿,卢源陵,饶敏如,袁振鹏;超声破穿冰块的方法[J];声学技术;1998年02期
9 李化茂,冯若;声空化的近期实验研究[J];赣南师范学院学报;1991年S1期
10 谢锦平,刘冬梅,焦中明,董太源,吕家鸿;超声空化对喇曼光谱退偏度的影响[J];江西科学;2000年04期
11 ;[J];;年期
12 ;[J];;年期
13 ;[J];;年期
14 ;[J];;年期
15 ;[J];;年期
16 ;[J];;年期
17 ;[J];;年期
18 ;[J];;年期
19 ;[J];;年期
20 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前6条
1 黄利波;周凤梅;吴胜举;;两种频率下空化场实验测量[A];中国声学学会2005年青年学术会议[CYCA'05]论文集[C];2005年
2 王亮;吕效平;陶立新;晋卫;韩萍芳;;圆柱型声化学反应器内声场的数值模拟与实验研究[A];中国声学学会功率超声分会2009年学术年会论文集[C];2009年
3 白立新;应崇福;李超;邓京军;;超声场中Smoker空化云的结构及其运动[A];中国声学学会第九届青年学术会议论文集[C];2011年
4 张小丽;林书玉;;基于离散小波变换门限消噪法阈值确定的研究[A];中国声学学会2006年全国声学学术会议论文集[C];2006年
5 田海霞;卢晓静;雷育荣;胡淑芳;;声致发光的光谱研究[A];2009年西安-上海声学学术会议论文集[C];2009年
6 亢淑梅;沈明钢;李成威;陈华;;超声波钢包精炼水模声场特性研究[A];第十六届全国炼钢学术会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王成会;液体介质中非线性声传播和空化动力学研究[D];陕西师范大学;2010年
2 薛梅新;加力燃油泵隔舌空化机理及抑制方法研究[D];清华大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吕朋;高强度聚焦超声临界剧烈空化声压的检测[D];重庆医科大学;2013年
2 牛蓉芬;簧片哨的空化场模拟与实验探究[D];陕西师范大学;2013年
3 章昱;水力空化及CFD数值模拟[D];浙江工业大学;2011年
4 张永元;声化学反应器中声场均匀性研究[D];陕西师范大学;2005年
5 胡淑芳;液体驻波声场空化特征实验研究[D];陕西师范大学;2010年
6 郝志国;低频大功率超声波清洗过程中啸叫现象的研究[D];中国地质大学(北京);2006年
7 余冬梅;水力空化发生的影响因素及评价[D];天津科技大学;2010年
8 刘照东;喷管流场水力空化的CFD数值模拟[D];东北石油大学;2011年
9 宋俊威;水力空化法破解剩余污泥的实验研究[D];东北大学;2008年
10 王一名;基于模型变换法设计的混流泵空化研究与评价[D];大连理工大学;2013年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978