过程工程学报 ›› 2025, Vol. 25 ›› Issue (7): 669-682.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224387
彭宝龙, 饶勇*, 王斌
Baolong PENG, Yong RAO*, Bin WANG
摘要: 空化射流由于其强大的冲击力和清洗能力,被广泛应用于清洗和表面处理等领域。作为诱发空化射流的关键部件,空化喷嘴的设计至关重要,而部分学者在提高空化效果的研究中,集中于轴线位置中心体的优化,忽略了轴线附近流体的作用。针对这一问题,本工作基于传统风琴管喷嘴提出一种新型环形中心体喷嘴。将环形中心体分成正向、反向和方形三种结构,通过分析空化体积分数、压力、速度以及湍动能等参数,考察了各种新型结构空化喷嘴的空化特性。同时还将环形中心体以及轴线位置放置的中心体搭配使用,进一步研究喷嘴的空化特性。结果表明,相较于未加装环形中心体的喷嘴,反向结构能产生最大面积的空化,方形结构空化面积仅次于反向结构且轴线上的速度最大,正向结构由于收缩至轴线的射流对内流道流体产生冲击,降低了内流道的整体流速,由于其靠近壁面的流速较低,导致低压区变小,使其壁面附近的空化效果相对较差;入口速度对空化流场中空化云的形状影响不大,但与空化体积成正相关;环形中心体搭配轴线中心体使用可以使空化云长度延长,增强了中心体后方的空化效果。本研究结果可为空化喷嘴的设计与优化提供新的理论依据。