用于清洗的空化水射流喷嘴的实验研究

摘要

自激振动空化射流兼有空化射流与脉冲射流的优点，多用于煤矿开采、石油钻井领域，在船体、管道清洗中也己得到初步应用，具有效率高、节水省时、成本低等优点。对其在清洗中应用的研究，将能促进清洗行业发展，具有广泛的经济与社会效益。
　　 文中以设计最优结构参数自激振动空化喷嘴为目标，应用空泡动力学、空化与空蚀、水动力学、湍流等理论，研究了空化射流清洗的机理，分析了空化射流清洗的特点、空化与脉冲射流的形成机理、空化初生的影响因素和内外部条件。文中通过应用瞬态流、水声学和流体共振等理论及流体阻抗法，理论分析了自激振动空化射流与风琴管自激振动空化喷嘴的工作原理、产生强烈自激振动空化射流的风琴管谐振腔的特性、喷嘴内流动特征方程及风琴管谐振腔长度计算公式。本文还建立了基于异径均匀管串接而成的风琴管谐振腔物理模型，给出了含有七个未知量和七个方程的风琴管谐振腔固有频率的数值解模型，最后推导出了风琴管谐振腔固有频率计算公式。
　　 在理论研究基础上，文中进行了基于空化射流对射靶打击力测量和空化射流清洗效果测定的自激振动空化射流喷嘴特性的实验性研究。研究得到风琴管自激振动空化喷嘴的喷嘴直径、谐振腔长等参数对产生自激振动空化效果及清洗效果的影响规律，证明了用自激振动空化喷嘴能较大地提高清洗系统的清洗能力，特别适于对工程车辆的清洗。最后，在理论和实验相结合原则、达到泵的额定流量与额定压力原则的基础上，得出了自激振动空化喷嘴设计模式。