本论文课题来源于浙江省自然科学基金重大资助项目——大型工业油罐罐底油泥清洗及油泥无害化、资源化处理(项目编号:ZE0208)。项目的主要内容分为两部分:研制自激振荡脉冲清洗装置用于大型工业油罐罐底油泥的清洗;油泥的无害化、资源化处理。本论文隶属于第一方面的内容。 本课题组前期根据实际的工程需要,首次将脉冲喷射清洗方式引入到大型工业油罐底泥的清洗方面,模型试验获得了很好的清洗效果。在喷射装置的设计中,自激喷嘴的频率特性对射流的清洗效果存在着极其重要的影响,目前国内外的相关研究还很不完善。在本文中,首先通过采用流体网络理论的小扰动集中参数模型,推导了低压大流量自激脉冲射流喷嘴的频率特性分析式,初步分析了结构参数和运行参数变化对脉冲效果影响的趋势;然后通过建立非定常液汽两相流空化模型,对自激喷嘴内部流场进行数值模拟,揭示了低压大流量自激振荡脉冲发生机理,进而建立了自激脉冲喷嘴数值优化理论;最后通过两次模型试验和数值计算综合分析的结果,得到了自激喷嘴结构参数和运行参数的优化配比范围,为指导工业设计打下了坚实的基础。 第一章绪论从工业应用背景出发,对大型工业油罐自动清洗技术及采用脉冲射流清洗的可行性和优点进行了论述,同时对国内外相关研究理论尤其是射流清洗理论进行了综述。第二章通过采用流体网络理论的小扰动集中参数模型,推导了低压大流量自激脉冲射流喷嘴的频率特性分析式,同时指出了目前直接理论分析中存在的困难和可行性研究方法。第三章建立了定常空化射流数值模拟理论,主要讨论了利用双流体模型进行定常空化模拟的控制方程、方程离散、坐标变换、液汽两相流SIMPLE解法等,并特别讨论了利用汽体密度分数进行相间压力分摊的必要性。第四章针对所提出的低压大流量自激脉冲清洗方式及自激脉冲喷嘴,建立了非定常二维空化数值模拟理论,对原空化模型进行了改进,通过对空化发生后腔内压力、速度及体积分数场的分区,揭示了自激脉冲射流发生机理,总结了产生较好激振效果的要点。第五章讨论喷嘴结构参数及运行参数对激振效果的影响,提出自激喷嘴的数值优化理论。第六章通过两次模型试验对自激喷嘴