扩展角对收缩－扩散型喷嘴空化效果的影响

喷嘴扩展角是影响收缩-扩散型喷嘴空化效果的重要参数之一。运用连续方程、动量方程和Rayleigh-Plesset方程,对流经不同扩展角的收缩-扩散型空化喷嘴的泡液流进行稳态求解。计算结果表明:扩展角的存在对液泡流的流动特性有强烈影响,随着扩展角的变化,喷嘴空隙率和气泡半径呈现"剧烈振荡"。空泡在临界值附近大幅值、高频率振荡导致的空泡多次溃灭过程,将有利于释放更大的空化能量。     

Stability Mechanisms of Gas Bubbles Subject to Ultrasonic Field during the Rectified Diffusion in Liquids

声场中气泡在修正扩散过程中的稳定性机制

高宇航,杜小泽

（华北电力大学,电站设备状态监测与控制教育部重点实验室,北京 102206）

中文说明：

1）提出了声场中的振荡空泡扩散稳定性的判定依据

2）结合修正扩散和球形稳定性对空泡的稳定性进行分析

为解决在不同声场频率、幅值作用下空泡稳定性的机制和条件分析,通过公式推导结合数值模拟的手段对空泡的稳定性进行定量研究。并通过对比不同声场条件、浓度条件得到空化泡稳定性的数值解和稳定性区间。结果表明：外部声场条件和空泡浓度都对空化泡的扩散稳定性有影响,而球形稳定性只与外部参数有关。

关键词：空化;气泡;气体浓度;修正扩散;球形振荡

     

空蚀区空化水流特性的实验研究

实验研究了空蚀区空泡溃灭特性.实验在浙江工业大学水力学实验室空化水洞中进行,采用高速摄影技术观测了不同掺气体积分数下空蚀段的空化云形态,并量测了空化水流的压力.利用绘制的空化数曲线对空泡溃灭进行了分析处理,得到了空化水流在空蚀段沿程变化的特征.结果表明:在不同的掺气体积分数下,对应于各种不同的空化形态,空蚀段空化水流表现出不同的特点;空化数有一个突然上升的过程,在此过程中空泡大量溃灭.     

电化学反应器去除氮氧化物废气实验研究

实验采用电化学反应器对去除NO废气进行了实验研究.反应器由5对网状电极叠加组成,极板间距为50 mm.吸收液为氯化钠溶液,模拟NO废气由标准质量浓度混合气提供.实验考察了电流密度、气体在反应器内的停留时间等因素对NO去除率的影响.研究发现NO通过反应器后能够被有效地氧化和吸收,NO的去除率随着电流密度的增加而提高,当电流密度为0.08 A/cm2和气体流量为2 000 mL/min时,对质量浓度为674 mg/m3NO废气的去除率超过50%.     

壅塞空化器羟自由基产量试验研究

针对空泡溃灭瞬间产生羟自由基和氢基,而羟自由基具有强氧化性,能够与难降解有机物分子发生反应的问题,探讨了羟自由基的产量与壅塞空化器的空化强度的关系。以壅塞空化器作为空化发生元件,亚甲基蓝作为自由基捕捉剂,采用可见分光光度计检测反应前后MB(methylene blue)质量浓度的变化量,间接获得羟自由基的产量,探讨了MB初始质量浓度、背压孔当量直径和反应时间对羟自由基产量的影响。试验结果表明:背压孔当量直径为5.4 mm,亚甲基蓝溶液的初始质量浓度为12 mg/L时,自由基产量最高。     

高压空化水射流破岩主要影响因素的研究

为了探讨高压空化水射流的空蚀能力与水力参数、岩石性质的相互关系及各参数影响破岩效果的内在机理,通过在不同泵压和围压条件下,针对不同孔隙率的岩石对高压空化水射流破碎岩石效果进行了一系列实验研究.结果表明:空蚀效果(空蚀质量、空蚀深度)随泵压增加成二次函数关系增加,随围压增加成二次函数关系减少;空泡云长度随泵压的增加而增大.随围压的增大而减小,并能较好的拟合成三次曲线函数关系,空泡云长度直接决定有效靶距,从而影响空蚀效果;本实验条件下,泵压在7 MPa时发生空化现象,并能破碎单轴抗压强度为96MPa的砂岩;岩石的孔隙率对空化水射流的破岩能力影响较大,孔隙率越高的岩石越容易被空化水射流破碎.     

阈值随机共振及其在低质量浓度气体检测中的应用

提出利用阈值随机共振系统检测低质量浓度气体的方法.对传感器检测信号进行预处理以满足随机共振系统的要求,输入单阈值检测器,采用反映系统输入输出信号之间相关性的互相关系数作为阈值随机共振的表征.对系统的阈值参数进行优化,对最大互相关系数和气体质量浓度的相关性进行回归分析.实验结果表明,在该类系统中,不但存在阈值随机共振,而且随着气体质量浓度的增加最大互相关系数增加,采用最大互相关系数可以进行气体质量浓度的检测,最低检测限可以达到μg/L级别.     

航行体云状空泡稳定性通气控制

为研究水下航行体云状空泡稳定性,通过水洞实验对水下航行体模型云状空泡进行了实验研究,对比分析了不同空化数对水下航行体通气空泡稳定性的影响,分别分析了不同空化数下通气空泡发展、断裂和脱落等准周期性波动特性以及脱落速度和空泡发展对表面压力的影响,得到了通气对流动控制效果和局部不稳定性机理.结果表明:在通气作用下空泡内的透明部分逐渐增大,在逆压梯度的作用下,回射流形成并向航行体前部运动,空泡前部由透明逐渐变为浑浊,当回射流到达空泡前段,空泡表面出现波动,在回射流的作用下空泡以涡团形式发生脱落,航行体模型肩部通气空泡的发展和脱落随着空化数的控制而呈现明显的不同;当空化数较大时,空泡发生断裂、脱落两个过程;当通气量增大空化数减小后,空泡呈现断裂、融合、脱落3个过程,此时空泡呈现稳定发展的特性;空泡平均脱落速度随着空化数的减小而减小;实验结果也表明了不同时刻航行体表面压力脉动情况,空泡闭合位置存在压力峰值,航行体表面压力随着空泡的脱落出现波动.     

多孔硅的半峰全宽小于3.8 nm的针形发光峰

通过改变电化学腐蚀生成多孔硅膜的工艺条件,研究它的发光峰形状的变化.从实验上观测到多孔硅膜的针形发光激发谱和发射光谱,其半峰全宽均小于3.8nm.声空化所引发的特殊物理、化学环境为制备高效发光的多孔硅提供了一条重要途径.实验结果表明,声空化处理对于改善多孔硅的微结构,提高发光效率和发光稳定性都是一项非常有效的技术.     

超空化航行体前部外径对空泡影响的研究

文章基于CFD技术和水洞试验,对超空化航行体通气装置外径尺寸对空化流场的影响进行了研究.数值计算结果表明:航行体的前部外径对航行体超空泡的生成和形态有重要影响,若Rw取值偏大将会使空化流场出现空化不连续现象,甚至改变超空泡的脱体边界.文中以数值计算结果为依据,建立了航行体超空泡可以正常生成的航行体前部外径最大临界值公式.同时设计了三个航行体头部模型在水洞实验室进行了实验研究,实验结果验证了所建立公式的正确性,文中结论为进一步研究人工通气超空化奠定了基础.