異形中心體誘發空化射流的數值模擬研究

鄧松圣，廖 松，于以兵，管金發

1 前言

空化水射流是一項近些年來興起的新型高科技技術，具有高效、清潔、低成本、安全可靠等優點［1~5］。目前空化水射流的應用范圍越來越廣，比如在煤礦開采、船舶清洗、石油鉆井、有毒物質降解等方面都有較為廣泛的應用［6］。然而空化噴嘴的研究主要集中在自激振蕩噴嘴［7,8］、角形噴嘴［9,10］，其研究在理論、試驗和數值模擬方面都比較成熟。對于柱塞式中心體噴嘴，由于制造工藝等問題，對其空化水射流的研究和報道較少［8］。本文對一種新型中心體噴嘴的空化射流進行研究，根據繞流型空化原理探索中心體噴嘴空化射流產生的機理；可為中心體噴嘴的設計和優化提供依據，為空化射流實際應用于油罐清洗除銹提供一種新方式，提高作業效率和生產安全。

筆者提出將異形中心體與錐形噴嘴組合產生空化射流的思路，通過數值模擬來分析異形中心體形狀產生空化射流流場的特性。由于空化射流產生的流場復雜，目前還不能夠定量準確的測量分析空化流場的形態、空化效果所能擴散的距離以及空化與流場之間的相關性［9,10］。本文設計3種不同結構的中心體噴嘴:外噴嘴采用錐形噴嘴，中心體分別采用平頭柱體、90°錐形柱體和半球形柱體。采用FLUENT軟件，對設計的3種不同結構的中心體噴嘴射流流場進行數值模擬，通過數值模擬獲得流場的關鍵參數分布，從而對3種不同中心體噴嘴的空化射流性能進行對比分析。……