空化噪声量测结构的声学性能研究

本文从理论上分析了在水流空化声测研究中空化噪声量测结构的声学性能。提出了判断空化噪声传声窗声学性能的两个条件,第一,工作液体和传声窗特性阻抗匹配条件:ρ_1C_1=ρ_2C_2;第二,空化噪声谱频域的最大频率f_(max)(或最小波长λ_(min))条件:f_(max)≤C/(60D)(或λ_(min)/D≥60)。若传声窗满足其中任一条件,就可以获得较好的声测效果。同时,对此结果进行了试验验证,试验结果和理论分析结果吻合很好。 根据这两个条件,本文对目前常规使用的有机玻璃传声窗的声学性能进行了分析。结果表明:对于清水空化的声测研究而言,其阻抗比r_(21)=2.18,不满足ρ_1C_1=ρ_2C_2条件,而且实际空化噪声谱频域很难满足f_(max)≤V/(60D)条件。因此,有机玻璃材料传声窗的传声效果并不理想,其声学性能不如聚乙烯材料更好。     

水流初生空化噪声机理分析及试验研究

根据水流的初生空化特性,对其发生发展过程在模型和原型进行系统的试验观测。试验和理论分析表明,水流的初生空化和空蚀可以利用常压水洞来模拟。与减压箱试验结果的比较可知常压水洞更可信和合理。水流的初生空化噪声频率不仅与汽化压力和流体的特性有关,而且还与流体的环境压力分布和速度分布有关,与空化类型关系更为密切。试验和计算表明初生空化噪声频率的分布频段为10kHz—12.5kHz。     

弹性材料附近空化泡溃灭噪声特性试验研究

为进一步认识弹性材料附近空化泡的溃灭噪声特性,开展了不同弹性材料附近空化泡溃灭噪声试验.试验中高速摄像机提供了空化泡与弹性边界的形态图像,低压脉冲装置用于产生电火花空化泡,空化泡噪声监测系统提供了空化泡溃灭噪声强度.结果 表明:空化泡溃灭噪声传播经过弹性材料时会有一定程度的衰减.不同弹性边界条件下,空化泡溃灭噪声随无量...     

三门峡双层泄水孔原型噪声观测研究

本文通过对三门峡双层泄水孔原型噪声观测资料的分析,澄清了在水工模型试验中未能取得一致意见的若干水力学问题,所得成果对确定三门峡双层泄水孔的改建方案有重要的现实意义。     

可变空化器诱导超空泡形态特征的数值研究

基于变阻力空化器理论,该文提出一种可用于调节水下航行体侧向力(包括俯仰力和偏航力)的可变侧向力空化器控制方案,利用FLUENT的混合多相流模型对空化器三维空泡绕流现象进行数值研究,验证了该可变空化器控制超空泡形态与航行体侧向力的能力。计算结果显示,通过控制元件的径向运动,可变侧向力空化器能有效调节水下航行体的俯仰力、偏航力以及超空泡的外形尺寸。当控制元件任意一侧的凸出高度达到空化器直径的5%,非轴对称状态的空化器会产生相当于阻力30%的升力或侧向力,同时空泡截面内凹;来流攻角在0°–10°范围内变化时,可变侧向力空化器能够减缓超空泡轴线的偏移程度,同时空化器的升力系数随着攻角的增加会有一定程度下降。     

空泡形态与典型空化器参数关系的研究--小空泡数下的发展空泡形态

空化器在自然空泡的形成过程中起着很重要的作用,空泡的尺寸与它的头部形状密切相关．因此,研究空化器对于解决空泡问题具有极其重要的意义。为了掌握空泡形态,为工程实际应用提供设计参考依据,本文利用FLUENT软件对典型空化器引起的自然空化现象进行了深入的数值仿真研究,得到了零攻角小空泡数下空化器几何形状与空泡形态参数之间的经验公式,并将仿真结果与实验进行了对比,二者符合较好。     

水轮机空化在线监测系统设计

现有的水轮机空化在线监测系统大多信号频带窄、仅有单通道且无板上信号处理，造成系统的检测精度比较低且不利于空化空间定位和在线检测。文中提出一种空化在线监测系统，系统的分析频段从1 Hz到500 kHz，扩大了研究频段，便于提高空化检测的精度；系统具有8个通道，提高了检测的空间分辨力，系统板载TI公司数字信号处理器的特点提高了空化信号处理能力并压缩了数据量。在水轮机空化模型试验中采用了该系统。研究发现，随着空化系数减小，加速度信号和声信号的均方根总体均逐渐增大。所以，加速度信号和声信号都可以用来检测空化，其中声信号检测更加可靠。同时，发现在空化初生附近，声信号中高频成分能量百分比达到一个很显著的极值，这对于空化初生检测是很有益的。     

小浪底工程1号孔板泄洪洞水流空化原型试验研究

在库水位为210.18～210.28 m之间时,对小浪底水利枢纽工程1号孔板泄洪洞泄洪情况下多级孔板水流空化特性进行了原型试验。对弧形工作闸门在连续开启过程中各级孔板水流噪声的频谱分析发现,闸门孔口相对开度e/a为0.9时,第二级和第三级孔板处水流噪声声压级突然增加10 dB以上,表明开始出现空化水流,相应三级孔板的水流空化数分别为5.85、5.65和5.03,该结果与考虑缩尺影响修正后的模型试验研究结果基本一致。     

超空化水翼流场的DPIV实验研究

该文采用DPIV粒子成像测速系统对绕2D超空化水翼(Tulin翼)的空化流场进行了测量,研究了初生空化阶段,附着型片状空化阶段,空化云以及超空化四个阶段典型流场的速度分布及涡量分布。实验结果表明:在空化发展的四个阶段,相对于主流区域,空化流区域速度明显偏小;在整个流动区域,有两个速度梯度较大的区域,一个是空化区和水体主流区的交界面,一个是翼形表面的边界层区域。在空化发展的四个阶段邻近翼型尾部处均会产生一个大小近似相等的正向涡和一个反向涡,并且正向涡总是处于反向涡的下方,形成一组正向对涡。     

不同叶轮形式离心泵压力脉动和空化特性试验研究

压力脉动和空化特性是影响离心泵稳定运行的两个重要因素。针对国内某大型调水工程的立式带导叶离心泵,在保证蜗壳、导叶和叶轮出口直径等设计参数一致的情况下,设计了两种不同形式的模型叶轮,并进行了模型泵的同台试验。两个叶轮的比转速都为106.43,叶片数分别为7和9,叶轮流道、叶型也不相同,其中,对9叶片叶轮叶片进口边进行了"C形"修型。结果表明,两种叶轮形式离心泵内部压力脉动的频率成分及其分布特性类似,总体上都为叶片通过频率及其谐频,且该频率的压力脉动能通过叶轮流道逆水流方向向进口端传播。叶轮形式对压力脉动幅值的影响比较显著,相比7叶片叶轮,9叶片叶轮的压力脉动幅值降低了10%以上。同时,对叶片进口边修型后,初生空化得到有效延迟,设计流量点附近的临界空化余量下降约10%。适当提高叶片数与叶片进口边修型可显著提高离心泵空化性能。     

回龙山大坝空蚀破坏问题的试验研究

回龙山大坝挑流鼻坎因体型的原因，导致泄流时产生严重的空蚀破坏。通过模型试验，分析了鼻坎１９９５ 年泄流的水力学条件，进而搞清空蚀破坏的原因。以超空化理论为基点，对鼻坎的体型进行了优化研究。     

卡克水流现象的临界判别条件

对明渠流中局部断面侧收缩引起的卡克水流现象进行了系统分析. 根据能量守恒和水流连续方程, 建立了缓坡及陡坡条件下卡克水流的临界判别条件. 所提出 的判别公式, 克服了Yarnell理论公式忽略能量损失的不足, 能够准确地确定侧收缩引起的卡克水流发生的临界收缩程度, 可应用于局部束水建筑物的设计和运作管理.     

IPN材料的抗空蚀性能试验研究

本文利用旋转圆盘空蚀试验装置，在拟定水流条件工况下，进行了IPN材料抗空蚀性能水动力学模型试验研究，测定并分析了该类材料的抗空蚀行为。试验结果表明，影响IPN类材料抗空蚀性能的主要原因是贯入聚合物分子的结构、柔顺性和互穿程度，以及两种聚合物网络互穿之后，网络之间具有的力学协调性和高强度的“双重弹簧”缓冲作用，延缓了网络的疲劳破坏，同时其抗空蚀性能也会有所提高。为进一步筛选、设计和合成具有优良抗空蚀性能的IPN材料配方与工艺提供了实测数据。     

超声空化清洗机理的研究

从理论上分析空化泡的形成与发展,并在研究与分析空化泡破裂时压力的基础上,分析空化与超声空化的清洗与冲蚀机理,阐明超声空化清洗的优越性,并对超声空化清洗的研究中需要考虑的因素进行了分析与探讨.     

液体抗拉强度与空化比尺效应

本文讨论了在动水力学法测量液体抗拉强度时小文杜时管中有空化，而喉部却出现了“负抗拉强度”的原因。同时利用小文杜里管作为空化器件，探讨了空化比尺效应，说明液体抗拉强度只是影响了临界空化压力pc，而在产生初生空化时,空泡也同样影响到参考点的压力pu。     

验证用于初生空化数检测的比较法

该文作者在若干年前提出了用于初生空化试验的"比较法"的概念.方法的原理是:当初生空化数和消失空化数之差达到最小时,试验液体的抗拉强度就非常接近于零.由此;可以在不用专业仪器的情况下,检测不受液体抗拉强度影响的初生空化数.近年来的的研究成果证实了该"比较法"与使用检测仪器得到的成果具有相同的效果,进一步地验证和讨论了它的合理性.     

小空化数下超空泡航行体的阻力特性试验研究

为了研究小空化数下超空泡形态航行体的阻力特性,针对带圆盘空化器头部的航行体设计加工了4种不同结构参数的航行体试验模型.并在水靶道中进行了这些模型的水下航行试验,航行体空化数接近10-4,试验中测量出航行体发射点和某点的航行速度,计算出航行体的平均空化数.数据处理后得到了航行体的平均阻力系数,分析了空化器直径、航行体长细比、空化数对航行体阻力特性的影响;还在试验数据基础上,分析了小空化下航行体的自然超空泡减阻率.结果表明:在超空泡形态下,空化数接近10-4航行体的超空泡减阻率可达98%.这个研究结果为进一步研究小空化数下航行体的水动力特性和弹道特性提供了理论参考和试验数据.     

泄水建筑物若干体型初生空化数的合理取值

 在泄水建筑物高速水流防空蚀水力设计中，通常用水流空化数与初生空化数对比，判别该部位(或体型)是否发生空化。关于体型的初生空化数，一般应通过减压试验确定，而在初步设计优选体型过程中，通常就需知其初生空化数。在前人研究成果基础上，通过综合分析，提出若干体型初生空化数，可供当工程不具备进 行减压试验情况下，设计和科研人员参考。