【摘要】：目前全球能源逐漸匱乏,而核能作為一種清潔能源,近年來(lái)的發(fā)展規(guī)模越來(lái)越大,漸漸有取代傳統(tǒng)能源地位的趨勢(shì)。利用核能發(fā)電時(shí),需要通過(guò)金屬管道對(duì)核物質(zhì)進(jìn)行輸送,而金屬管道在長(zhǎng)年累月的使用過(guò)程中,不可避免地會(huì)在管道內(nèi)壁沉積污垢,這些污垢的存在嚴(yán)重影響了管道輸送的效率,當(dāng)其積累到一定程度時(shí),可能會(huì)發(fā)生堵塞造成不可估量的后果。因此,如何在保證安全和設(shè)備效率的前提下,對(duì)金屬管道內(nèi)壁的污垢進(jìn)行清洗是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。當(dāng)在金屬管道外壁施加超聲振動(dòng)時(shí),管道內(nèi)部液體中產(chǎn)生的空化作用不僅在局部創(chuàng)造了高溫高壓的極端物理環(huán)境,還產(chǎn)生了高速的微射流作用在管道內(nèi)壁附著的污垢上,從而起到對(duì)管道進(jìn)行清洗的效果。本文在對(duì)金屬管道超聲清洗作用機(jī)理展開分析的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)通過(guò)仿真和試驗(yàn)兩種手段研究了超聲振動(dòng)作用下的金屬管道內(nèi)聲場(chǎng)的特性,具體的研究工作包括:本文對(duì)金屬管道超聲清洗的作用機(jī)理進(jìn)行了研究分析,依據(jù)超聲空化理論推導(dǎo)了超聲振動(dòng)作用下金屬管道內(nèi)聲場(chǎng)空化作用發(fā)生的條件以及作用形式,分析了空化氣泡的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及影響因素;根據(jù)聲波傳播理論得到了超聲波在金屬管道內(nèi)液體中傳播的聲波波動(dòng)方程,分析了其在傳播過(guò)程中的各種衰減情況;利用聲波輻射理論計(jì)算了超聲波在金屬管道內(nèi)發(fā)生反射與折射時(shí)的反射系數(shù)與折射系數(shù)。本文對(duì)超聲振動(dòng)作用下的金屬管道內(nèi)聲場(chǎng)進(jìn)行了仿真研究,利用多物理場(chǎng)仿真軟件COMSOL模擬了聲場(chǎng)的強(qiáng)度和分布,分析了金屬管道內(nèi)聲場(chǎng)的變化趨勢(shì)以及產(chǎn)生空化作用的區(qū)域;以“空化百分比”作為超聲清洗的評(píng)價(jià)指標(biāo),研究了超聲參數(shù)以及管道參數(shù)對(duì)聲場(chǎng)特性的影響,得到了金屬管道超聲清洗的優(yōu)化參數(shù)組合。本文對(duì)超聲振動(dòng)作用下的金屬管道內(nèi)聲場(chǎng)進(jìn)行了試驗(yàn)研究,研制了金屬管道超聲振動(dòng)試驗(yàn)裝置;通過(guò)將水聽器法和頻譜分析法相結(jié)合,利用能量分離的方法得到了聲場(chǎng)的空化能量;分析了金屬管道內(nèi)典型位置的空化聲場(chǎng)的分布、大小和變化,并與仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM623;TB559
【圖文】：

圓錐形的圓柱形聲化學(xué)反應(yīng)器，如圖 1-5 所示，為超聲系統(tǒng)反應(yīng)器設(shè)一種簡(jiǎn)單、有效、可靠的科學(xué)方法。Zhai 等[38]提出了一種在液體中正交超聲的方法，通過(guò)求解共振頻率下的亥姆霍茲方程，計(jì)算了一維三維超聲在水中的聲壓分布，研究表明，三束超聲的相互作用能夠顯壓級(jí)和平均聲能，增強(qiáng)聲壓響應(yīng)，而且，使用三維正交超聲比在單方重超聲要更為有效。Zhang 等[39]研究了超聲方向?qū)匦温暬瘜W(xué)反應(yīng)器度和分布的影響，結(jié)果表明，聲強(qiáng)、聲場(chǎng)均勻性和空化特性受超聲方較大。Lais 等[40]對(duì)管道超聲清洗進(jìn)行了研究，通過(guò)仿真得到的聲壓分產(chǎn)生空化的區(qū)域，證明了大功率超聲波在管道結(jié)構(gòu)中清除污垢的潛力

圓錐形的圓柱形聲化學(xué)反應(yīng)器，如圖 1-5 所示，為超聲系統(tǒng)反應(yīng)器設(shè)一種簡(jiǎn)單、有效、可靠的科學(xué)方法。Zhai 等[38]提出了一種在液體中正交超聲的方法，通過(guò)求解共振頻率下的亥姆霍茲方程，計(jì)算了一維三維超聲在水中的聲壓分布，研究表明，三束超聲的相互作用能夠顯壓級(jí)和平均聲能，增強(qiáng)聲壓響應(yīng)，而且，使用三維正交超聲比在單方重超聲要更為有效。Zhang 等[39]研究了超聲方向?qū)匦温暬瘜W(xué)反應(yīng)器度和分布的影響，結(jié)果表明，聲強(qiáng)、聲場(chǎng)均勻性和空化特性受超聲方較大。Lais 等[40]對(duì)管道超聲清洗進(jìn)行了研究，通過(guò)仿真得到的聲壓分產(chǎn)生空化的區(qū)域，證明了大功率超聲波在管道結(jié)構(gòu)中清除污垢的潛力

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9 王

本文編號(hào)：2713046