旋转空化器功耗特性数值模拟OA
Numerical simulation of power consumption characteristics of rotating cavitator
为探究旋转空化器内部流场与能量耗散的关联机制,采用CFD(计算流体动力学)方法,基于标准k-e湍流模型对其功耗特性进行数值模拟,并通过实验验证了模型的可靠性.通过构建三维模型并采用二阶离散格式提升计算精度,重点分析转子-定子间隙及盲孔区域的单相流场特性(包括速度梯度、剪切速率、湍动能分布及耗散率),结合量纲一参数功率准数Po、雷诺数Re、流量数NQv构建功耗预测模型.研究结果表明:高剪切区集中于间隙与盲孔边缘,成为能量耗散主源;对比一阶与二阶离散精度的计算结果,发现二阶精度在拟合优度和收敛性方面表现更优;层流区Po与Re呈反比关系,湍流区Po趋于常数,并建立Po与NQv的线性关系.研究揭示旋转空化器内部流动与能量耗散的耦合机制,为后续结构优化与工业应用奠定了重要基础.
To investigate the coupling mechanism between internal flow fields and energy dissipation in rotary cavitation devices,CFD(computational fluid dynamics)was employed based on the standard k-s turbulence model to numerically simulate their power consumption characteristics,with model reliability validated through experimental measurements.A three-dimensional model was constructed using second-order discretization schemes to improve computational accuracy.The single-phase flow characteristics(including velocity gradients,shear rates,turbulent kinetic energy distribution,and dissipation rates)in the rotor-stator gap and blind hole regions were systematically analyzed.Dimensionless parameters(power number Po,Reynolds number Re,and flow number NQv)were used to establish a power consumption prediction model.The results show that high-shear zones are concentrated at the gap and blind hole edges,serving as the primary sources of energy dissipation.Second-order schemes demonstrate superior performance in fitting accuracy and convergence compared to first-order discretization.In the laminar regime,Po exhibits an inverse proportionality to Re,while in the turbulent regime,Po stabilizes at a constant value.A linear relationship between Po and NQv is established.This study reveals the coupling mechanism between internal flow and energy dissipation in rotary cavitation devices and provides a critical foundation for subsequent structural optimization and industrial applications.
李子康;张昆明;黄永春;唐湘毅;关皓天;曹艳;余慧群
广西科技大学 生物与化学工程学院,广西柳州 545006||广西科技大学 广西糖资源绿色加工重点实验室,广西柳州 545006广西科技大学 生物与化学工程学院,广西柳州 545006||广西科技大学 广西糖资源绿色加工重点实验室,广西柳州 545006||广西科技大学 广西柳州螺蛳粉技术创新中心,广西柳州 545006广西科技大学 生物与化学工程学院,广西柳州 545006||广西科技大学 广西糖资源绿色加工重点实验室,广西柳州 545006||广西科技大学 广西柳州螺蛳粉技术创新中心,广西柳州 545006||广西职业技术学院,广西南宁 530226广西科技大学 生物与化学工程学院,广西柳州 545006||广西科技大学 广西糖资源绿色加工重点实验室,广西柳州 545006||广西科技大学 广西柳州螺蛳粉技术创新中心,广西柳州 545006广西科技大学 生物与化学工程学院,广西柳州 545006||广西科技大学 广西糖资源绿色加工重点实验室,广西柳州 545006广西科技大学 生物与化学工程学院,广西柳州 545006||广西科技大学 广西糖资源绿色加工重点实验室,广西柳州 545006广西科技大学 生物与化学工程学院,广西柳州 545006||广西科技大学 广西糖资源绿色加工重点实验室,广西柳州 545006
化学化工
水力空化数值模拟功耗特性流场分析
hydraulic cavitationnumerical simulationpower consumption characteristicsflow field analysis
《化学工程》 2026 (6)
52-57,70,7
国家自然科学基金资助项目(32560587,32260601)
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