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液氮超声空化CFD模拟及实验研究

CFD simulation and experimental research on ultrasonic cavitation of liquid nitrogen

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基于计算流体力学(CFD)和实验方法,研究频率为20kHz的超声波诱导的液氮空化特性.数值建模采用Mixture多相流模型,Singhal空化模型和Realizable k-ε湍流模型,并通过动网格方法实现边界正弦振荡来模拟超声波发生器界面.模拟计算获得超声空化结构的周期变化特性,与实验观察相比发现现象上一致性较好.基于数值结果,分析了超声影响区压力和温度等参数的变化特性;发现由于热效应,使得液氮超声空化相比水超声空化具有不同特性.模拟了振子振幅、超声频率及系统压力等参数对空化的影响特性,并提出超声波诱导的空化数表达式,结果证明空化数越小越容易发生空化.计算结果深入揭示了液氮超声空化机理.

石珊珊、魏爱博、张小斌

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浙江大学制冷与低温研究所,浙江杭州310027

计算流体力学 液氮 超声空化 气液两相流 动态建模 空化数

国家自然科学基金国家自然科学基金国家重点研发计划项目

51976177516360072017YFB0603701

2021

10.11949/0438-1157.20201170

化工学报
中国化工学会 化学工业出版社

化工学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.26
ISSN：0438-1157
年,卷(期)：2021.72(4)
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