曲景学[1]2001年在《孔板泄洪洞空化初生试验及数值模拟研究》文中认为空化与空蚀是水工泄水建筑物设计中必须考虑的一个重要因素,国内外对此问题的研究虽有近百年的历史,但由于问题的复杂性,尚有许多关键问题有待进一步研究。孔板式泄洪洞作为一种新型消能方式,自从被小浪底工程采用以来,其水力特性,特别是空化特性,引起了国内外学者的高度重视。本文在对国内外空化研究的基本理论和方法进行系统全面总结的基础上,对孔板泄洪洞初生空化问题进行了试验和数值模拟研究。主要研究内容及成果如下: 1.对空化现象、空化机理和研究方法等进行了较为全面的总结,对国内外的最新研究成果进行了分析、综述。详细分析了空化初生的各种影响因素。 2.首次揭示出对于同一过流体型,空化噪声声压级差最大值、平均值和相对能量叁者之间存在良好的对应关系这一重要结论,从而使噪声判别法的不同判别指标得到了统一,同时也为空化初生判别标准的统一提供了前提条件。 3.进行了孔板泄洪洞减压模型试验,得出了研究对象的空化噪声声压级差最大值、平均值和相对能量叁者之间的量化关系。试验成果表明:这些关系对同一体型的细小差别并不十分敏感;对不同的过流体型,叁者之间的对应关系会有所不同。通过将这些成果应用于消能孔板空化初生的判别,表明其应用情况是合理和有效的,具有良好的实用价值。试验中还详细测量、研究了不同条件下的孔板空化特性和消能特性。 4.采用轴对称的K~ε紊流数学模型,对减压试验中所采用的孔板泄洪洞的时均流场,特别是消能情况进行了数值模拟。详细地给出了减压模型试验中较难量测的时均流场特征量和紊动参数的全场分布,计算所得的孔板消能的压力分布与试验结果相吻合,从而达到了与物理模型相互补充、印证的目的。 5.建立了微可压缩流理论和大涡模拟方法相结合的空化流数学模型,为 四川大学工学博士学位论文孔板泄洪洞空化初生的研究开辟了一条新途径。由于本文所建立的空化流方程考虑了液体的可压缩性,因此对空化的描述更符合实际情况。由于数学模型不受比尺效应影响,可以直接模拟原型,因此有着广阔的应用前景。同时,数学模型对于研究空化初生比尺效应的研究也具有重要价值。 6.首次对孔板泄洪洞的空化初生进行了数值模拟。其中,采用大涡模拟方法计算了孔板消能的流场,获得了详细的流场特征,将计算所得的压力分布与实测值进行了比较,符合良好。通过数值模拟还获得了孔板消能流场瞬时压力的全场分布以及相应的低压区位置。据此,采用微压缩流理论计算出了各级 在孔板的空化发生点位置,所预测的空化发生情况与减压模型试验结果一致。由此表明,本文所建立的数学模型是合理、可靠的。
黄建波, 刘宝清[2]1993年在《初生空化数的计算模型》文中进行了进一步梳理从“气核惯性失稳导致空化”这一观点出发,提出了应用于数值模拟的初生空化判别标准及其数学模型,采用Monte-Carlo方法模拟空化现象中的各种随机因素,在可靠度的意义下将气核空化初生与流场空化初生联系起来.以黄河小浪底工程消能泄洪洞为例,对叁级串联孔板的初生空化数作了计算.
杨庆[3]2005年在《空化初生机理及比尺效应研究》文中研究说明本文在总结前人研究成果的基础上,理论分析研究了空化初生机理和水中气核及脉动压力对空化初生的影响; 试验研究了不同流速、不同台阶高度的突扩式后台阶管流的初生空化特性; 用紊流混合模型和k ~ε结合变密度方程分别对突扩式后台阶三维管流的初生空化进行了数值模拟; 提出了进行空化试验时必须考虑的基本原则和措施等。主要研究内容和成果如下:1.研究表明:水中气核没有达到绝对饱和状态之前,模型水体中气核应遵循λ3l的相似规则; 达到绝对饱和之后,气核密度不再是一个重要的参数,不再需要遵循λ3 l的相似规则,模型和原型之间自动实现相似。2.建立了气核初始半径和水体抗拉强度的经验关系式,建议计算初生空化数时考虑水体抗拉强度的影响。分析了水中空气含量对旋涡空化的影响,得出初生空化数和水中气体含量之间的关系式。3.分析研究了气核数量对空化类型和初生空化数的影响,以及水中气核成分对空化现象的影响。得出了气核状态对泡状空化的初生空化数有较大影响,气核含量对片状空化的初生空化数几乎没有影响,梢涡空化的初生空化数对气核状态极为敏感; 以及气泡的发育与气泡中气体的密度、扩散系数等有关,故不同的气核成份会导致不同的空化过程等结论。4.研究了脉动压力对空化初生的影响,对其机理进行了分析,揭示了脉动压力促使空化提前发生的原因,得出了考虑脉动压力项的初生空化数计算公式的概化模型。5.根据N-S方程推导了脉动压力的模型相似准则,得出在强紊动区,脉动压力满足重力相似准则; 但在平顺边界上的水流脉动,脉动压力不符合重力相似准则的结论。
王福霞, 赵丽, 付显威, 宋学燕, 侯春玉[4]2006年在《空化初生研究综述》文中提出空化初生历来就是水利学研究中的一个重要课题。本文对国内外空化及空化初生的判断标准及方法、影响因素(气核含量及分布、粘性、压强分布、来流紊流度、表面张力、流体介质等)以及对空化初生的研究进展进行了概括总结,并对目前存在的问题及研究方向进行了探讨。
李翔[5]2013年在《旋转空化发生器性能研究》文中认为水力空化发生时伴随空化泡溃灭瞬间产生的能量释放,可以实现过程的强化。现今国内外研究较多的产生水力空化的装置主要有孔板,文丘里管,以及较新型的簧片液哨组合水力空化器。这些空化装置都存在通量小,难以工业化应用的缺点。本论文利用表面圆柱形突体和凹槽结构作为产生空化设计理论,提出了一种新型的旋转空化发生器。大大增强了空化的通量和空化效率。为了探究旋转空化发生器的空化效果和空化机理,本论文就此开展了如下研究工作:设计建立实用有效的水力空化实验装置;从理论上解释了旋转空化器具有较高的空化效果和通量,并进行了实验验证,探讨了旋转空化发生器各参数对空化效果的影响因素;在此基础上,利用旋转空化发生器对苯酚废水进行了降解实验。研究结果表明:(1)表面不平整如圆柱形突体和门槽结构在高速水流下极容易产生空化。(2)旋转空化器的空化效应随流量的增大而增大,随电动机转速的增大而增大。(3)与悬臂式簧片哨组合水力空化器相比,旋转空化器的空化效果明显增大,最大可提高5倍,旋转空化器存在最经济的流量和转速,对工业化应用具有积极的意义。(4)旋转空化器的转速越高,流量越大,苯酚废水处理的效果就越好。但超过1500r/min和2.5m3/h时,苯酚去除率的增大趋势较不明显。苯酚最大去除率为70%-90%。
参考文献:
[1]. 孔板泄洪洞空化初生试验及数值模拟研究[D]. 曲景学. 四川大学. 2001
[2]. 初生空化数的计算模型[J]. 黄建波, 刘宝清. 大连理工大学学报. 1993
[3]. 空化初生机理及比尺效应研究[D]. 杨庆. 四川大学. 2005
[4]. 空化初生研究综述[J]. 王福霞, 赵丽, 付显威, 宋学燕, 侯春玉. 中国石油大学胜利学院学报. 2006
[5]. 旋转空化发生器性能研究[D]. 李翔. 浙江工业大学. 2013
标签:水利水电工程论文; 空化初生论文; 孔板泄洪洞论文; 微可压缩流论文; 大涡模拟论文; 空化噪声论文; 紊流模型论文;