第34卷第4期高校化学工程学报No.4 V ol.34 2020 年8 月Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities Aug. 2020文章编号：1003-9015(2020)04-0884-06
王涛, 王昊文, 林煜琛, 陈珉芮, 钱锦远
(浙江大学能源工程学院化工机械研究所, 浙江杭州310027)
七座商务车报价温榆河大道摘 要：为了研究特斯拉阀在反向流动时会发生的水力空化现象，基于流场仿真软件Fluent，选择标准κ-ε湍流模型，针对特斯拉阀的角度、圆的半径、出半圆后的直流管长度这3个参数，采用有效空化面积对水力空化的影响进行数值分析。结果表明，角度越小、圆的半径越小、出半圆后的直流道长度越小、整体空化效果越好，最终优化结果为φ=35°，R=12.28 mm，L=14.87 mm。同时，基于空化数表征的空化强度研究发现，特斯拉阀的空化效果明显优于圆形孔板空化器。研究可为特斯拉阀在水力空化以及对应的水力空化污水处理领域的应用提供积极的借鉴意义。
搭错线关键词：水力空化；特斯拉阀；汽含率；计算流体力学
进口雷诺中图分类号：TQ051.1 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-9015.2020.04.005
Numerical study of hydrodynamic cavitation in Tesla valves
WANG Tao, WANG Hao-wen, LIN Yu-chen, CHEN Min-rui, QIAN Jin-yuan
(Institute of Process Equipment, College of Energy Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China)
Abstract:Numerical analysis based on the standard κ-ε turbulence model using ANSYS-Fluent was carried out to study the cavitation in Tesla valve when the reverse flow happens and to observe the effect of three parameters: the angle of Tesla valve φ, the radius of circle R and the length of straight tube after the semicircle L on the hydrodynamic cavitation with effective cavitation area. The results show that the smaller the angle, the smaller the radius of the circle and the smaller the length of the straight tube after the semicircle exit, the stronger the overall cavitation effect. The optimization result is φ=35°, R=12.28 mm,L=14.87 mm. The comparison of cavitation using cavitation number as index indicates that Tesla valves have a better cavitation effect than the round orifice plates.
Key words: hydrodynamic cavitation; Tesla valve; gas volume fraction; computational fluid dynamics
1前 言
随着经济的快速发展，各行各业的污水排放量大增，水资源的短缺问题将更加突出[1]。空化技术是一
特斯拉model3种新兴的水处理技术，根据空化产生的方法一般可以分为超声空化、水力空化、光空化和粒子空化等4种类型。其中，水力空化是水处理研究学者关注的热点领域之一。
水力空化是指液体流经某一节流元件产生较大的压降，使得液体的压力低于其饱和蒸气压，从而发生空化的现象[2]。水力空化技术因为具有能量利用率高、装置简单、操作方便等优点[3-5]，得到了广泛的应用。目前，空化发生器的主要形式有文丘里管和多孔孔板。孔板式空化器与文丘里管空化器都具有结构简单、能耗小及操作方便等优点，但空化效率还有待提高。
基于以上背景，开发新的水力空化装置具有积极的经济价值和社会效应。特斯拉阀由TESLA等[6]在1920年提出，独特的双静脉弧形设计使特斯拉阀具有与方向相关的压降特性。近些年，本课题组针对特斯拉阀进行了氢气逆向减压等多项研究。在此基础上，考虑到特斯拉阀拥有与方向相关的压降特性，10130
收稿日期：2019-06-16；修订日期：2019-09-17。
基金项目：国家自然科学基金(51805470)；中央高校基本科研业务经费(2018QNA4013)。
作者简介：王涛(1998-)，浙江衢州人，浙江大学硕士生。通讯联系人：钱锦远，E-mail：**************
发布评论