空化射流清洗器在管道清洗中的數值仿真及實驗研究.pdf

1、在工業(yè)生產的發(fā)展過程中，管道結垢現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)、自來水供水系統(tǒng)、水電站排水系統(tǒng)以及城市下水管道網管路復雜，使用量大，管道長，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象，利用空化產生的潰滅壓力和微射流對管道內壁面污垢進行沖擊，使其破碎、脫落，從而達到清洗的目的。
　　論文首先從理論上分析了空化射流清洗器的清洗機理。清洗器與管道內壁面之間縫隙節(jié)流是其

2、產生空化的主要原因，論文推導了縫隙截面的流量公式，分析了清洗器葉片數N、折彎角θ、葉片厚度T、寬度L對流場中空化效果的影響。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的清洗器設計原則。
　　本文通過數值仿真的方法對空化射流清洗器清洗流場進行了仿真計算。通過三維周期性建模，結構化、非結構化網格相結合，運用有限體積法對兩相流Singhal全空化模型進行了數值模擬?？紤]了湍流強度、非凝性氣體含量對空化效果的影響

3、。研究結果表明，流場中空化作用發(fā)生在清洗器葉片頂端區(qū)域，強度隨縫隙節(jié)流作用而變化，確立了清洗器的主要參數，計算結果與理論推導相一致。
　　搭建實驗臺對清洗器進行了實驗研究，在一定進口壓力條件下采用高速攝像機拍攝了清洗器葉片頂端流場中空化泡的產生情況，并采用亞甲基藍分光光度法測量了空化作用過程產生的羥基自由基的濃度。實驗發(fā)現，流場中空化現象明顯，空化的產生區(qū)域與理論推導和數值仿真計算結論相一致。清洗器結構參數化研究為工程實際管道清洗