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板式冷却器水系统工作原理

  板式冷却器水系统工作原理 随着发展,20世纪90年代开始,随着大容量、高速度计算机的出现和并行化技术的发展,极大地推动了计算流体力学的发展。之前对气蚀的形成机理和形成过程的研究,在很长一段时期内以试验研究为主。现在越来越多的学者开始使用大型CFD软件对气蚀机理和结构展开研究,取得了很多重要的成果。

  冷却器试验台在运行过程中,由于水泵进水管路上有较小管径的节流段存在,在逐步加大水泵流量过程中,水系统管路振动增大。文中采用CFD技术对节流水管中液体流动进行模拟,对管中气泡的产生和溃灭进行了分析,分析结果具有一定的理论意义和实用价值。

  板式冷却器水系统工作原理

  板式冷却器试验台水系统布置采用水箱在上,水泵在下的方式,即倒灌式。水箱为开式水箱,P为大气压力,h为水箱液位至水泵进口轴线距离。

  数值模拟:控制方程连续性方程:

  体积分数方程从混合(m)的连续性方程获得。经过处理后,假定不可压缩的液体,可以获得下面的表达式:

  气泡动力学:

  由于气穴气泡在低温下形成液体,FLUENT等温模拟气穴流动,忽略了蒸发潜热。Rayleigh-Plesset方程与压力和气泡容积相关:

  计算模型及网格生成

  依据试验台运行情况,选取水和空气为两相介质。由于水管路关于中心轴线对称,因此将模型简化为二维结构。水介质由左侧入口进入管道,由右侧离开进入水泵。利用CAD软件绘制板式冷却器试验台水系统进口管,存为sat文件后,导入前处理软件,进行网格划分,并检查网格质量、网格的等角斜率和等尺寸斜率,确保网格质量良好。

  计算方法及边界条件

  打开基本求解器对话框,求解器选项选取离散求解器,算法选项选取隐式算法;空间属性选项选中轴对称;时间属性选中定常流动;速度求解选中绝对速度。

  采用有限体积法将空间域上连续的控制方程转化为离散方程,采用SIMPIE算法求解压力与速度耦合。在基本方程的离散差分格式中,速度项采用一阶迎风差分格式,湍动能项和紊粘系数项采用一阶迎风差分格式,压强项采用标准差分格式。

  边界条件的使用具体如下-板式冷却器

  (1)进口条件:水管段的入口为压力入口边界条件,进口压力为110kPa。

  (2)出口条件:水管段的出口为压力出口条件,出口压力随流量不同而发生变化。

  (3)水的汽化压力为4.24kPa。