气液两相射流表面清洗流场数值模拟

• 作者: 时凤霞 赵健 孙晓光 尹海亮
• 来源期刊: 中南大学学报（自然科学版）
• 关键词: 气液两相射流 表面清洗 计算流体力学 射流参数 数值模拟
• 年，卷（期）: 2021,（3）
• 所属期刊栏目: 地质工程• 土木工程|Geological Engineering and Civil Engineering
• 页码范围: 960-970
• 页数: 11页
• 分类号: TE35
• 语种: 中文
• DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2021.03.027

摘要

为了研究节能高效的油管表面清洗技术,基于计算流体力学方法,应用Fluent软件建立气液两相射流清洗三维物理模型,模拟研究气液两相射流速度场和压力场特性,分析喷嘴锥度、气体体积分数、喷射速度和喷距等射流参数对清洗效果的影响规律.研究结果表明:当气体体积分数为7.4％、喷嘴喷射速度为265 m/s时,两相射流速度较纯水射流提高14.2％,气泡通过喷嘴瞬时的射流速度较纯水射流提高221％.气液两相射流经过喷嘴速度迅速增大到最大值,并出现"等速核"形状,从等速核逐渐向外扩展,速度逐渐减低.两相射流从喷嘴喷出后,射流压力逐渐降低,压能逐渐转换为动能,在距离壁面约1/7喷距处,压力开始以球形向内逐渐增大,在壁面驻点处达到极大值;随喷嘴收缩段锥度增加,射流最大速度逐渐增大,收缩段锥度为3.5时,等速核最长;随着气体体积分数增加,最大射流速度逐渐增大,气体体积分数大于7.4％时,等速核长度基本不变;随喷射速度增大,流场内最大速度和等速核长度不断增加,射流冲击能量更高;随喷距增大,射流冲击壁面的压力逐渐减小,喷距小于5倍喷嘴直径时,冲击效果较好.气液两相射流比纯水射流的清洗作用面积提高24.7％,清洗效率更高.