空化是由于液体中的局部低压(低于相应温度下该液体的饱和蒸汽压)使液体汽化而引发的微气泡(或称气核)爆发性生长现象。根据空化产生的方法一般可以分为四种类型:声空化,光空化,粒子空化和水力空化。其中,水力空化现象发生在很多场合,例如在有管径急剧变化的管道中和水力机械中。利用水力空化所形成的异乎寻常的高温、高压、强冲击波、高速微射流等极端条件,可以强化许多工艺过程。因此,水力空化在许多领域都具有广阔的应用前景。 随着计算流体力学(CFD)的发展,数值模拟技术以其高效、低成本、能适应多种可变因素等优势在越来越多的领域得到推广和应用。本文使用CFD软件FLUENT对文丘里管中的空化流场进行数值模拟,分析研究了操作参数、物性参数和结构参数对空化效应的影响,所得主要结果如下: (1)在FLUENT中,可以采用标准k-ε模型和空化泡动力学模型对文丘里管中的水力空化进行数值模拟; (2)当出口压力一定时,升高入口压力可以增强空化效应; (3)随着温度的升高,液体的饱和蒸汽压也随着增大,这有利于产生空化;而同时液体中溶解的气体含量则随着下降,这又限制了空化的发生;在40℃附近空化核心区汽含率最小,空化强度最弱; (4)液体的粘性对空化具有抑制作用,粘性越大空化强度越弱; (5)表面张力对空化的影响不明显; (6)当液体中初始含气量很小的时候,随着液体中初始含气量的增大,空化强度也随着增大;当液体中初始含气量增大到一定程度后,随着含气量的增大,空化强度则随着减小; (7)随着文丘里管内壁表面粗糙度的增大,管内空化核心区的汽含率也随着增大; (8)文丘里管的喉部直径、入口锥角和出口锥角对空化效应有着重要的影响。本文的计算结果为文丘里管的优化设计提供了依据。