空化射流清洗器在管道清洗中的數(shù)值仿真及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展過(guò)程中，管道結(jié)垢現(xiàn)象一直是影響管道輸送能力、使用周期的主要因素之一。油田供油系統(tǒng)、自來(lái)水供水系統(tǒng)、水電站排水系統(tǒng)以及城市下水管道網(wǎng)管路復(fù)雜，使用量大，管道長(zhǎng)，研究一種新型的管道清洗工藝具有重要意義。本文以葉片式空化水射流清洗器為研究對(duì)象，利用空化產(chǎn)生的潰滅壓力和微射流對(duì)管道內(nèi)壁面污垢進(jìn)行沖擊，使其破碎、脫落，從而達(dá)到清洗的目的。
　　論文首先從理論上分析了空化射流清洗器的清洗機(jī)理。清洗器與管道內(nèi)壁面之間縫隙節(jié)流是其

2、產(chǎn)生空化的主要原因，論文推導(dǎo)了縫隙截面的流量公式，分析了清洗器葉片數(shù)N、折彎角θ、葉片厚度T、寬度L對(duì)流場(chǎng)中空化效果的影響。建立了保證清洗節(jié)流角度，截面形狀、尺寸，用于不同清洗管道和清洗工況時(shí)的清洗器設(shè)計(jì)原則。
　　本文通過(guò)數(shù)值仿真的方法對(duì)空化射流清洗器清洗流場(chǎng)進(jìn)行了仿真計(jì)算。通過(guò)三維周期性建模，結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格相結(jié)合，運(yùn)用有限體積法對(duì)兩相流Singhal全空化模型進(jìn)行了數(shù)值模擬?？紤]了湍流強(qiáng)度、非凝性氣體含量對(duì)空化效果的影響

3、。研究結(jié)果表明，流場(chǎng)中空化作用發(fā)生在清洗器葉片頂端區(qū)域，強(qiáng)度隨縫隙節(jié)流作用而變化，確立了清洗器的主要參數(shù)，計(jì)算結(jié)果與理論推導(dǎo)相一致。
　　搭建實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)清洗器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，在一定進(jìn)口壓力條件下采用高速攝像機(jī)拍攝了清洗器葉片頂端流場(chǎng)中空化泡的產(chǎn)生情況，并采用亞甲基藍(lán)分光光度法測(cè)量了空化作用過(guò)程產(chǎn)生的羥基自由基的濃度。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，流場(chǎng)中空化現(xiàn)象明顯，空化的產(chǎn)生區(qū)域與理論推導(dǎo)和數(shù)值仿真計(jì)算結(jié)論相一致。清洗器結(jié)構(gòu)參數(shù)化研究為工程實(shí)際管道清洗