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耦合式空化撞击流发生器是自激脉冲射流的一种发生装置,是空化撞击流反应器的关键部件。耦合式空化撞击流发生器可以调制流入反应器的流体,以期获得带有更高的动能和更多的空化气泡的射流。这样的射流在反应器内相撞可以提供优异的化学反应环境,所以空化撞击流反应器在设计之初便应用于化工方面废水的处理以及降解有机物的目的。但设计方法存在不足,发生器的固有频率和有效反馈关系的理论不能很好的指导设计,发生器内的参数配比依然采用经验值。本文首先分析了风琴管谐振腔产生自激脉冲空化射流的机理,建立了风琴管初始压力波动频率同漩涡脱落频率的联系。设计漩涡脱落频率实验推导出斯特劳哈尔数同雷诺数的关系即St-Re关系式。通过风琴官谐振腔自激振荡产生时固有频率同初始压力波动频率的倍数关系得到风琴管谐振腔固有频率的表达式。通过流体网络理论分析了耦合式空化撞击流发生器中亥姆霍兹谐振腔和风琴管谐振腔的排布顺序。利用St-Re关系式分析流体参数的基础上通过“风琴管谐振腔”和“亥姆霍兹谐振腔”的经验公式进行部分关键尺寸的比例设计。然后通过流体网络理论求解流体系统的总传递矩阵,最后得到耦合式空化撞击流发生器固有频率与几何尺寸间的关系方程。再将确定的关键尺寸带入整体比例关系中,结合已有的设计经验设计出基于St-Re关系式的耦合式空化撞击流发生器。利用FLUENT对耦合式空化撞击流发生器的内部流场进行数值模拟,得到腔内的压力云图,进而分析腔内空化气囊的形成过程,观察到了空化气囊在谐振腔内明显的收缩扩张现象证明了设计的合理性。针对从0.3~1.5Mpa的入口压力及15~45mm出口孔长度进行分析。发生器出口压力,出口动能随着压力的增加而增加,随着出口孔长的增加而减小。通过实验得到耦合式空化撞击流发生器在0.5Mpa入口压力下,与渐缩式发生器相比,出口压力峰值可以提高20%,最优靶距可以提高50mm左右,验证了发生器设计方法的合理性。实验后续测试了不同出口孔长、不同入口压力下的最优靶距和打击力,得到了入口压力以及出口孔长的对最优靶距的影响,实验数据为后续耦合式空化撞击流发生器的设计打下基础。