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基于空化效应的微泡浮选油水分离方法

浙江工业大学学报 2022年第1期50卷 82-89,101页

作者：方济中安宇肖清明邹洪森韩利吴杨张庆霞潘洁马锐钱勇曾晰宁夏电力科学研究院宁夏银川750002 浙江工业大学机械工程学院浙江杭州310023 国网宁夏电力有限公司宁夏银川750001 国网宁夏电力有限公司检修公司宁夏银川750002

针对变电站含油废水的水处理问题,提出了一种使用旋流-静态微泡浮选柱内置旋流器用于油水分离的方法,并且分析了旋流器内部油滴的聚结过程;在油水分离初步完成后,利用水力空化效应进一步降解与净化分离后的废水。对传统的空化发生装置... 详细信息

针对变电站含油废水的水处理问题,提出了一种使用旋流-静态微泡浮选柱内置旋流器用于油水分离的方法,并且分析了旋流器内部油滴的聚结过程;在油水分离初步完成后,利用水力空化效应进一步降解与净化分离后的废水。对传统的空化发生装置文丘里管作出改进,并且通过Fluent仿真研究不同内部流道尺寸对空化效应的影响,通过亚甲基蓝溶液与羟基的反应验证了最佳内部流道尺寸为1 mm,在此尺寸下空化效果最好。在溶液初始质量浓度为100 mg/L、温度为35℃、入口压力为0.3 MPa的条件下进行水力空化实验,流道尺寸为1 mm时油的去除率达到37%,去除率较高。

关键词：含油废水油水分离空化效应流体仿真

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孔板通道结构参数对空化效应的影响

哈尔滨理工大学学报 2022年第1期27卷 108-114页

作者：韩桂华洪健侯进军李大尉赵孟石裴禹姚立明哈尔滨理工大学机械动力工程学院哈尔滨1500802 哈尔滨卡仕达特机电科技有限公司哈尔滨150080 黑龙江省科学学院高技术研究院哈尔滨1500014 黑龙江省对俄工业技术合作中心哈尔滨150001

孔板制作方便、易于更换,是产生水力空化效应的主要结构形式。为了研究孔板通道结构参数对空化效应的影响,通过Fluent软件建立孔板空化装置的仿真模型,得到孔板通道截面积、孔分布方式、孔分散程度、孔板通道表面粗糙度对水力空化效果... 详细信息

孔板制作方便、易于更换,是产生水力空化效应的主要结构形式。为了研究孔板通道结构参数对空化效应的影响,通过Fluent软件建立孔板空化装置的仿真模型,得到孔板通道截面积、孔分布方式、孔分散程度、孔板通道表面粗糙度对水力空化效果的影响规律,即,10种孔板通道参数的气体体积流率随压差的变化曲线;并以亚甲基蓝溶液的空化效应为实验表征。结论表明:相同通道截面积条件下,多通道比单通道的空化效果好;通道截面积的增加可以有效提高空化效果;孔间距相近时,孔分布方式对空化效果无明显影响;孔分布方式不变时,孔分散程度越小对流体的空化效果越好;孔板通道表面低粗糙度可以促进空化。可为孔板结构参数优化提供基础。

关键词：空化效应孔板通道结构参数亚甲基蓝溶液气体体积流率

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基于空化效应的炮膛超声波清洗技术仿真研究

基于空化效应的炮膛超声波清洗技术仿真研究

作者：冯伟超哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

在世界各国军队的强杀伤性武器装备中,数量最多的是火炮装备,其使用次数最频繁。在近现代战争中,火炮为获得战争胜利发挥了巨大的作用,但火炮连续发射后带来的炮膛清洗问题一直没有得到有效解决。传统的清洗方式清洗效果差,清洗时间长,... 详细信息

在世界各国军队的强杀伤性武器装备中,数量最多的是火炮装备,其使用次数最频繁。在近现代战争中,火炮为获得战争胜利发挥了巨大的作用,但火炮连续发射后带来的炮膛清洗问题一直没有得到有效解决。传统的清洗方式清洗效果差,清洗时间长,已经不能满足现代化战争的需求,急需一种高效、便携、适应性强的设备来完成炮膛清洗的工作。在前人设计的便携式超声波炮膛清洗机器人的基础上,本文主要针对其中的超声波清洗模块进行研究,从而确定合适的超声波清洗模块设计参数,为后续超声波清洗模块的设计提供理论指导。首先,对积碳的形成过程进行简要分析,结合积碳的组成和超声波清洗的工作原理,分析了超声波清洗积碳的作用机理。通过对单一空化气泡的溃灭时间进行仿真分析,结合材料力学相关理论和清洗实验,对积碳的破坏形式进行了探讨,并确定了积碳的破坏强度。其次,基于基尔霍夫-亥姆霍兹积分公式,对换能器的轴向声压分布函数和轴线声压分布函数进行了推导,研究不同因素对声压分布的影响。其中,重点研究了在特定条件下炮膛的声压分布规律,确定了换能器端面与炮膛的距离和换能器端面半径的优化范围。然后,推导了双空化气泡的动力学方程,利用镜像气泡法得到了近壁条件下空化气泡的动力学方程,并建立其动力学仿真模型。研究气泡参数、液体特性以及超声波特性对空化气泡运动的影响。其中,重点探讨了超声波频率和声压幅值对溃灭压强的影响规律,通过数据拟合得到了溃灭压强的计算公式。最后,在前文分析的基础上建立了超声波清洗模块设计参数的优化模型,以清洗模块的工作频率、工作距离、端面振速、端面半径为决策变量,针对不同的优化目标,对超声波清洗模块的设计参数进行优化。

关键词：炮膛清洗超声波清洗空化效应空化气泡参数优化

基于空化效应的湿式制动器带排转矩模型优化及试验测试

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基于空化效应的湿式制动器带排转矩模型优化及试验测试

作者：廉海龙北京建筑大学

学位级别：硕士

制动器是车辆制动系统中重要的组成部分,湿式制动器由于其性能的优越性,被广泛运用于重型车辆中。在湿式制动器非制动期间,由于冷却油液的粘滞作用,会产生带排转矩,使发动机的一部分功率消耗在制动器中,导致传动系统整体效率降低。带排... 详细信息

制动器是车辆制动系统中重要的组成部分,湿式制动器由于其性能的优越性,被广泛运用于重型车辆中。在湿式制动器非制动期间,由于冷却油液的粘滞作用,会产生带排转矩,使发动机的一部分功率消耗在制动器中,导致传动系统整体效率降低。带排转矩过大时,还会出现摩擦片温度过高,摩擦副寿命减少的问题。因此,对带排转矩理论模型的优化一直是相关研究的重点。为提高带排转矩理论模型的精度,针对中低转速下油膜流场中的空化效应进行详细分析。空化效应会使流场中提前进入空气,破坏油膜完整性,造成预测误差。本文利用空化初生理论,对油膜流场中空化效应进行建模。运用有限差分法进行计算,对油膜内空化效应进行仿真,通过计算研究了沟槽参数及工作参数对空化效应的影响。之后基于流体的运动微分方程对湿式制动器流场进行建模,结合空化理论,得出优化后带排转矩模型。运用优化模型对流场内空化效应和带排转矩进行了深入分析。通过分析带排转矩试验结果对优化模型进行验证,同时对带排转矩的影响因素进行分析,验证理论分析的正确性。最后,通过对含不同沟槽的带排转矩模型进行计算,分析了沟槽结构对带排转矩的影响。研究结果表明:空化效应不发生在无沟槽流场中,在含沟槽流场中,空化效应发生在径向槽的上游区。沟槽宽度越大,深度越深,空化初生面积越大,空化效应越强。空化初生面积分数随着转速上升,先增大后减小,高转速区不发生空化效应。流量越大,空化初生面积分数的最大值越大,最大值对应的转速也越高。间隙越大,空化初生面积分数最大值越小,空化效应发生的转速区间也越小。通过理论模型与试验数据的对比,验证了模型的优越性。在带排转矩峰值预测方面,优化后模型相对优化前模型减少了72.16%的误差。在转速0-2000r/min区间内,优化后模型平均减小了55.71%的误差。优化模型在中高流量下优化效果更好,预测误差更小。通过对含不同沟槽的带排转矩模型的进行计算分析,螺旋带径向复合槽、华夫槽和双圆弧槽等结构特征都会使带排转矩降低。其中,双圆弧槽降矩效果最好,其次是华夫槽,最后是螺旋带径向复合槽。除此之外,沟槽的增加也会使带排转矩值降低,径向槽降矩效果最明显,约使带排转矩下降25.9%,其次是封闭槽,最后是螺旋槽。

关键词：湿式制动器带排转矩空化效应模型优化沟槽

空化效应对高强度聚焦超声产生的组织损伤的影响

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数据采集与处理 2018年第4期33卷 611-619页

作者：于洁屠娟章东江苏省中医院信息工程部南京210029 南京大学声学研究所南京210093

高强度聚焦超声(High intensity focused ultrasound,HIFU)已在临床治疗肿瘤领域展示了较好的应用前景,但目前的治疗计划中未考虑空化效应的影响。本文通过离体实验研究了空化效应对HIFU治疗中组织损伤形成的影响。首先采用KZK非线性方... 详细信息

高强度聚焦超声(High intensity focused ultrasound,HIFU)已在临床治疗肿瘤领域展示了较好的应用前景,但目前的治疗计划中未考虑空化效应的影响。本文通过离体实验研究了空化效应对HIFU治疗中组织损伤形成的影响。首先采用KZK非线性方程和Pennes生物传热模型,在理论上模拟了不同超声激励参数的HIFU热效应产生的组织损伤。然后在实验中改变脉冲长度和声压,比较了实验和理论上产生的损伤形成。最后采用B型成像系统定量监测产生的声空化,从而定量分析空化效应对损伤形成的影响,为HIFU治疗策略的设计提供更好的指导。

关键词：空化效应高强度聚焦超声组织损伤

高压流体动静压结合型机械密封空化效应及流固耦合分析

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高压流体动静压结合型机械密封空化效应及流固耦合分析

作者：张琦璇兰州理工大学

学位级别：硕士

机械密封因其可靠性高、承载性能好及寿命长等特点被广泛应用于航空航天、石油化工、冶金电力等工业领域,随着技术的发展及对环境的考虑,国家对工业安全生产提出更高要求,设备效率、安全及泄漏等成为必须考虑的问题。目前机械设备向大... 详细信息

机械密封因其可靠性高、承载性能好及寿命长等特点被广泛应用于航空航天、石油化工、冶金电力等工业领域,随着技术的发展及对环境的考虑,国家对工业安全生产提出更高要求,设备效率、安全及泄漏等成为必须考虑的问题。目前机械设备向大型化高效发展,密封环境也随之变化,逐渐向高压、高温等复杂工况发展,因此要求机械密封在各种复杂工况下也保持平稳运行状态,而非接触式机械密封相比接触式机械密封,使密封端面形成一层极薄的润滑液膜,减少了摩擦副间的刮伤磨损,避免密封失效。高压工况下,液膜相态不稳定,且压力越高泄漏越大,密封环变形越大,而空化可有效减小泄漏。基于此本文提出在正反向瑞利台阶-环槽外径侧开设静压台阶,该模型将空化效应、流体动压效应及静压效应结合起来,可有效减小泄漏及密封环的变形。首先建立液膜三维模型,基于Mixture模型、Zwart-Gerber-Belamri空化模型采用Fluent软件对正反向瑞利台阶-环槽及正反向瑞利台阶-环槽-静压台阶两种模型机械密封液膜流场进行模拟,并与经典文献进行流场空化验证,探究在不同压力下的泄漏率、空化面积比、承载力等变化规律,并结合液膜流线分布分析了密封机理。结果表明,正反向瑞利台阶-环槽-静压台阶综合性能优于正反向瑞利台阶-环槽。其次分析正反向瑞利台阶-环槽-静压台阶液膜在不同工况及结构参数下的空化面积比、气相体积分数、泄漏率、承载力等性能参数。静压台阶的存在可增大其静压效应,使其承载力增大,并使更多的流体流入密封腔,使其在反向槽处发生空化,增大其空化面积,减小泄漏,并随着转速的增大,由泄漏转为回流。最后基于空化效应对两种模型密封动静环进行单向流固耦合分析,对比分析了正反向瑞利台阶-环槽和正反向瑞利台阶-环槽-静压台阶密封环的应力及变形情况。选取相同工况、相同结构参数及相同的密封环材料,结果表明,正反向瑞利台阶-环槽-静压台阶密封环的变形更小,表明静压台阶可减小密封环变形。进一步探讨了不同工况参数下不同材料正反向瑞利台阶-环槽-静压台阶密封环的应力及变形情况。本文摩擦副材料选取“硬-硬”模式。结果表明,随着压力和转速的增大变形量和应力也随之增加,最大变形及应力均出现在正向槽的槽根处及密封环边缘处。由于材料的弹性模量越大,材料刚度越大,材料的弹性形变越小。

关键词：流体动静压结合型机械密封高压空化效应流固耦合

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远场冲击波下螺旋桨的毁伤与空化特征

爆炸与冲击 2024年

作者：王志凯郑景洲杨洋夏辉衡姚熊亮哈尔滨工程大学船舶工程学院中国船舶集团工程管理中心

螺旋桨是舰船推进系统的核心部件，其运动稳定性和效率直接影响着舰船的性能。当前推进轴系抗冲击研究大多将螺旋桨等效成均质圆盘忽略其结构特征，不能准确得到水下爆炸瞬态冲击下螺旋桨的瞬态毁伤特征。故本文针对螺旋桨的结构特征，... 详细信息

螺旋桨是舰船推进系统的核心部件，其运动稳定性和效率直接影响着舰船的性能。当前推进轴系抗冲击研究大多将螺旋桨等效成均质圆盘忽略其结构特征，不能准确得到水下爆炸瞬态冲击下螺旋桨的瞬态毁伤特征。故本文针对螺旋桨的结构特征，基于湿模态分析法得到实体建模优于壳体建模，开展了远场冲击波作用下螺旋桨物面空化冲击动响应及毁伤特征分析。并结合螺旋桨高速旋转状态下产生的水动力空化现象，进一步分析螺旋桨瞬态毁伤特征规律。得到了以下结论：在0度与90度攻角下，冲击波入射波作用于螺旋桨表面的物面载荷更高，但存在一个上限值，其与螺旋桨结构特征有关。在计及水动力空化状态下，桨叶的应力水平变化较为一致；桨叶主要塑性损伤区为叶根处，存在局部塑性和完全塑性两种模式。本文探讨了远场爆炸下螺旋桨毁伤与空化特征，研究结果可为推进轴系及螺旋桨抗冲击防护提供参考。

关键词：水下爆炸螺旋桨毁伤特性数值模拟空化效应

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多孔平衡式液氢流量计的流动特性研究

低温工程 2024年第2期 8-14,77页

作者：田一含崔晨高诏诏陈六彪王俊杰中国科学院理化技术研究所低温科学与技术重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049 齐鲁中科光物理与工程技术研究院济南250000

设计并加工了一种具有流阻小、无运动部件的多孔平衡流量计,在使用初步实验数据验证建立的仿真模型准确性基础上,仿真分析了入口流速、液氢过冷度、内壁面粗糙度、入口气相含率对流出系数、压力损失系数和空化特性的影响。结果表明,在... 详细信息

设计并加工了一种具有流阻小、无运动部件的多孔平衡流量计,在使用初步实验数据验证建立的仿真模型准确性基础上,仿真分析了入口流速、液氢过冷度、内壁面粗糙度、入口气相含率对流出系数、压力损失系数和空化特性的影响。结果表明,在孔板结构和取压方式一定时,雷诺数决定了流体的流态和空化现象,过冷度影响了空化的发生条件,粗糙度影响了流体的摩擦阻力,气相含率影响了流体的密度。

关键词：液氢多孔平衡流量计流动阻力特性空化效应

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考虑空化效应的水下爆炸舰船结构响应研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2020年第8期48卷 115-120,132页

作者：张婧徐栋梁许文强江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212003 大连中远海运川崎船舶工程有限公司辽宁大连116052

建立某舰船典型舱段结构模型,采用声固耦合法分析舰船结构在水下爆炸作用下的动力响应特性,分析了二次加载及空化区域随时间的变化情况.当考虑空化效应时,分别给出药包在不同深度和不同舷侧角度爆炸情况下,舱段结构典型位置的加速度和... 详细信息

建立某舰船典型舱段结构模型,采用声固耦合法分析舰船结构在水下爆炸作用下的动力响应特性,分析了二次加载及空化区域随时间的变化情况.当考虑空化效应时,分别给出药包在不同深度和不同舷侧角度爆炸情况下,舱段结构典型位置的加速度和速度响应量的时间历程曲线,总结了舱段典型位置各响应量峰值的变化规律.结果表明:空化区域溃灭产生的二次加载作用会对结构响应产生较大影响,在二次加载作用下结构振动更剧烈,载荷作用时间更长;相比于舱段底部,随着爆深的增加,甲板和舷侧的响应受二次加载的影响较小;当爆点沿舷侧不同角度分布时,对于舱底和甲板结构,型深方向的响应峰值均为最大.

关键词：空化效应舱段结构二次加载水深舷侧角度