空化射流清洗是将空化作用引入水射流技术中而形成的清洗技术,具有安全性高、适用于长距离输送流体的管道和环保等优点,清洗过程中管道的污垢在空化产生的强压力和强射流的反复作用下出现变形和剥蚀,从而实现清洗作用。本文以空化射流清洗器简化模型为研究对象,分析单个空化泡在高压驱动下的溃灭过程,同时对清洗器简化模型的流场特性进行了详细分析,具体内容如下:基于VOF模型捕捉汽液相交界面,考虑质量转换和热力学效应,采用相变模型来计算空化泡的溃灭和回弹过程。通过对比不考虑相变和考虑相变的计算结果,分析了不同时刻的空化泡形态以及流场内的压力分布和温度分布等特性变化规律。结果表明:不考虑相变的溃灭过程流场内最大压强达到1105 MPa。当考虑相变时,溃灭过程流场内最大压强为238 MPa,最大温度为2416 K,空化泡回弹到初始半径的21%左右,相变模型可以模拟单个空化泡的溃灭和回弹过程。建立了空化射流清洗器的二维对称流场模型并进行瞬态数值模拟。采用UDF技术设定变压力边界条件,分析了入口压力对简化流场产生稳定空化的影响。结果表明:当入口压力p从0.1 MPa变化至0.6 MPa时,清洗器与管道的间隙处为清洗器产生空化效应的主要区域;当入口压力p超过0.7 MPa时,清洗器下游的局部涡流与大尺度涡流合并形成较大团簇。基于重叠网格技术,分析了在清洗器不同速度下简化流场的压力、速度和两相分布变化规律。结果表明:当清洗器运动速度v小于0.191 m/s时,随着清洗器运动速度的增大,流场内的涡流效应较强,简化流场特性呈现不规则变化;当清洗器运动速度v大于0.191 m/s并稳定在0.277 m/s后,清洗器与管道的间隙附近粘性力和剪切力达到平衡,简化流场内空化效果趋于稳定。通过射流冲击试验、摄像法、压力分布测试法对空化射流清洗效果进行试验。研究中对不同工作压力下冲击试件的表面形貌、表面粗糙度进行了检测,对空化长度、不同位置处的流场压力变化规律进行了试验测试。结果表明:随着工作压力p的增大,冲击试验后试件表面的微型凹坑尺寸和表面粗糙度逐渐增大,清洗器的空化区域扩大,负压效果增强。