热敏感流体空化数值模拟及流动特性分析
2021-07-16杨其文张炜李晓俊陈峰朱祖超
排灌机械工程学报 2021年7期
杨其文,张炜,李晓俊,陈峰,朱祖超
(1.中石化洛阳工程有限公司,河南 洛阳 471003;2.浙江理工大学浙江省流体传输技术研究重点实验室,浙江 杭州 310018;3.浙江机电职业技术学院机械技术系,浙江 杭州 310053)
空化通常出现在液体局部静压低于当地热力学状态下的饱和蒸汽压而发生气化的过程,是一种复杂的相变现象[1].通常对于热力学不敏感的流体(例如常温下的水),空化被假设为等温过程[2].然而,对于热力学敏感流体(例如低温流体,氟化酮以及高温下的水),这种等温假设是无效的[3].由于气液密度较小,当气化形成同样大小的空腔时,热力学敏感流体需要比热力学不敏感流体气化更多的液体.
低温离心泵通常承担所在系统“心脏”的作用,涉及的空化问题直接决定低温流体装备及系统的稳定性.由于流道结构复杂、影响因素繁多,低温离心泵的空化是困扰所在行业发展的“卡脖子”难题,它不仅影响低温泵的水动力性能,同时造成高幅度的结构振荡.美国Fastrac火箭和日本H-ⅡA火箭[4]在研制过程中均出现了因诱导轮低温空化造成的破坏.
与常温水介质空化相比,热敏流体空化的本质区别是流体介质的物理属性随温度变化敏感.SARSDY等[5]通过试验首次发现水和氟利昂中空化的差异.发现当空化在水中发生时,气液界面清晰透明,然而氟利昂发生空化时,空泡界面模糊,呈泡雾状.HORD[6]在NASA的资助下进行了一系列有关水翼、文丘里管和回转体的热敏空化试验.试验数……
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