锐缘孔气穴现象模拟：低入口压力条件下的研究

参考资料：ANSYS Fluid Dynamics Verification Manual

算例说明

本案例模拟了低入口压力条件下的管道内空化现象。

计算域：L1=1.60cm，L2=3.20cm，r1=1.15cm，r2=0.40cm

物质属性：水密度为1000kg/m3，粘度为0.001kg/m-s；水蒸汽密度为0.02558kg/m3，粘度为1.26e-6kg/m-s

边界条件：入口压力为250000Pa，出口压力为95000Pa，温度为300K，汽化压力为3540Pa

网格划分

采用矩形网格，网格数量为3525

计算设置

本次计算为稳态轴对称计算。

• 物质属性
  

计算物质设置为水和水蒸气，设置它们的密度等参数

• 多相流模型

（1）选择Mixture多相流模型

（2）主相设为水，次相为蒸汽

（3）激活空化模型

• 湍流模型
  

选择标准k-epsilon模型

• 边界条件

（1）设置压力入口边界条件

（2）出口边界采用压力出口边界条件

（3）计算域下边缘为对称轴，上侧壁面为无滑移边界

• 求解控制

（1）求解方法

（2）松弛因子

计算结果

• 计算域云图展示
  

（1）速度云图

（2）水蒸汽体积百分比云图

• 计算值与实验值对比

流量系数数值对比，流量系数=质量流量/（界面面积*sqrt（2*密度*进出口压差））

参考文献

W.H. Nurick, “Orifice Cavitation and Its Effects on Spray Mixing”. Journal of Fluids Engineering, Vol.98, pp. 681-687, 1976