淹没型空化水射流流场数值模拟与冲蚀实验研究

通过耦合空化模型和混合模型对角形喷嘴在淹没条件下产生的空化水射流流场进行了数值模拟，同时利用冲蚀实验对模拟结果进行了验证。结果表明：空化首先在圆柱段和扩散段交界上产生，并随着射流方向向前发展，流场在35s后达到稳定；气含率随压力的增加而增大，冲蚀实验最佳的工作压力为15MPa；湍动能主要集中在射流与周围流体之间的剪切层；相同条件下，淹没水射流的冲蚀能力是非淹没水射流的5—8倍。

后混磨料射流颗粒运动仿真和实验分析

基于DPM离散相模型,通过FLUENT软件对后混喷嘴内的磨料颗粒运动轨迹进行仿真和分析。引用二方程模型中的RNG k-ε模型,得出了后混喷嘴内的静压分布和湍动能分布。通过改变磨料粒径的大小和入口速度,分析研究颗粒的运动情况。模拟结果表明:颗粒粒径和颗粒入口速度都会影响粒子的加速运动,进而影响切割效果。分析得出了不同粒径粒子的最佳进口速度和最佳颗粒粒径,并从减小喷嘴磨损和提高射流效果方面优化混合过程。实验结果与仿真结果相符,验证了仿真的正确性。

新型人工淹没水射流喷嘴流场数值模拟与结构优化

为了扩展淹没型空化水射流的应用场所,同时扩大其有效靶距范围,设计了一种新型人工淹没水射流喷嘴,利用Fluent软件对喷嘴内部流场进行了数值模拟,并以气含率和气相体积为评价指标对喷嘴结构参数进行了优化。结果表明:所设计的喷嘴能够有效产生空化,空化主要在射流与伴随流之间的剪切层产生;喷嘴的结构参数对空化影响较大,内喷嘴圆柱段长度为4 mm,直径为2 mm,扩散段角为20°,外喷嘴直径为16 mm时,射流的空化效果较好。

油气条件下磨料水射流切割安全实验研究

针对磨料水射流切割技术在石油天然气工业应急抢修中的应用,设计实验观察火花的产生规律,检测材料升温的大小,研究了可燃油气条件下磨料水射流切割安全。实验结果表明,磨料水射流切割产生火花比较微弱,且只在切割碳钢等部分材料时产生;材料升温持续时间短,不同材料切割过程最高温度都在100℃以下;油气条件下磨料水射流切割碳钢等材料不会引燃引爆油气。磨料水射流切割用于油气条件下的应急抢修是安全可行的。

液滴粒径分布对空化射流破乳效果的影响

建立了空化射流破乳实验系统,确定了分析液滴粒径分布对空化射流破乳效果影响的实验方法,研究了液滴粒径分布对空化射流破乳效果的影响规律。结果表明:空化射流处理存在破乳和乳化两种相反的作用。对于含有较多大粒径液滴的模型乳化油废水而言,空化射流处理主要使模型乳化油废水进一步乳化,空化射流方法应用于含有较多大粒径液滴的模型乳化油废水破乳是不可行的;对于液滴粒径普遍较小的虹吸模型乳化油废水而言,空化射流处理能促进液滴的碰撞聚并,从而有利于虹吸模型乳化油废水的破乳,空化射流方法应用于液滴粒径普遍较小的虹吸模型乳化油废水的破乳具有一定的效果。

人工淹没空化水射流喷嘴内部流场研究

为了克服淹没水射流应用范围窄,有效靶距范围小的缺点,设计了一种新型的人工淹没空化水射流喷嘴,利用Fluent对人工淹没空化水射流喷嘴内部流场进行了数值模拟。数值模拟结果表明:人工淹没空化水射流喷嘴可以有效的产生空化现象,空化主要在内喷嘴扩散段和外喷嘴出口段产生;喷嘴结构尺寸影响流场空化效果,对于所设计的喷嘴,外喷嘴出口段直径为10 mm,内喷嘴出口至外喷嘴收缩段的距离为6 mm时,流场内空化效果最好。

人工淹没空化水射流冲蚀耐火砖实验研究

以耐火砖为冲蚀对象,利用＂标准冲蚀试件法＂对人工淹没空化水射流冲蚀能力进行了实验研究。研究结果表明：人工淹没水射流喷嘴的冲蚀能力约是非淹没条件下角形喷嘴的冲蚀能力的1.8~2.2倍;靶距和外喷嘴入口流量对人工淹没水射流喷嘴冲蚀能力的影响较大,最佳的靶距为30 mm,最佳的低压水流量为10 L/min。

用于清洗除锈的淹没空化水射流喷嘴实验研究

为提高储油罐和输油管道清洗除锈的效率和安全性,探索空化水射流应用的新方式,设计了4种不同的淹没空化水射流喷嘴。采用冲蚀试件的方法,对4种淹没空化水射流喷嘴的冲蚀性能进行了实验,并与角形喷嘴进行比较,重点对内喷嘴入口压力和靶距两个关键因素进行了对比分析。研究结果表明:射流自喷嘴喷出后成白雾状,且伴随着刺耳的噪音,噪音表示空泡破裂的声音;提高内喷嘴入口压力可以有效提高喷嘴的冲蚀能力,由于空化效应的存在,4种淹没空化水射流喷嘴的冲蚀能力均强于角形喷嘴的冲蚀能力;在相同条件下,淹没空化水射流喷嘴外喷嘴收缩段流线型结构优于锥形结构,锥形结构优于圆柱形结构;靶距过大和过小都会影响射流的冲蚀能力,最优靶距与喷嘴的结构有关,所设计的淹没空化水射流喷嘴的最优靶距在30~40 mm之间。该实验研究对储油罐和输油管线清洗除锈具有借鉴意义。