空化水射流研究现状及其应用

综述了高压射流技术发展及应用过程，认为空化水射流是一种富有发展前途的高效新型射流，通过对空化水射涨机理、空化数和冲击压力两个重要空化参数的分析，显示了空化射流的潜在优势，实验表明人工淹没空化射流具有较强的冲蚀效果，并克服了靶距范围的不足，简要介绍了该技术应用于火箭发动机内腔固体推进剂清洗工程的射流系统设计。     

应用模糊随机理论预测空化状态

本文首先分析了空化初生的模糊随机现象和用模糊集理论进行空化状态预测的可能性．其次．讨论了空化系统的模糊随机变量及其数字特征．在此基础上，提出了空化状态的模糊随机理论预测方法，井给出了相应的算例。     

基于障碍物的轴流泵叶片空化控制

基于前期水翼云空化控制与轴流泵空化机理的研究成果，面向轴流泵叶片的空化控制，设计并列障碍物条放置于叶片吸力面特定位置. 采用数值模拟与水洞实验方法，研究障碍物的空化控制效果与机理. 结果表明，障碍物虽然对泵的水力效率造成一定影响，在设计点效率下降5.6%，但诱发的前部高压可以有效控制叶片前缘片状空化的产生与发展. 障碍物自身诱发了一定程度的剪切空化团，因与前缘空化产生机理与位置不同，剪切空化具备较强的抗扰动能力，能够有效抵抗来流干扰引起的空化不稳定性.     

空化与空蚀的影响因素及其研究方法分析

论述了空化现象的影响因素及类型。进一步探讨了空化水流及空蚀现象对水工建筑物的危害，并对现有的研究方法进行了分析。     

用空化数判定泵系统流体的空化断流

在应用计算空化数推断流化空化理论基础上，建立了重力场中的空化数计算式，结合泵系统边界条件和压力变化特点，探讨了不同工况运行时系统各部分发生流体空化（断流）的判别方法。     

壅塞空化器设计及其处理污水的可行性研究

在分析直管中气液两相混合流的壅塞空化现象,射流泵发生极限工况时的壅塞空化现象,经过倒角的圆柱管在定常和非定常流动下的壅塞空化现象,在阶梯圆管中的稳态绝热闪蒸流中的壅塞空化现象的基础上,提出了一种新型的空化器——壅塞空化器;通过采集分析空化噪声和处理模拟污水(苯酚溶液)的实验,对壅塞空化器在污水处理应用中的可行性进行了初步研究。实验结果表明:壅塞空化器模拟处理污水的效果较好,其空化能量比振荡腔喷嘴高,从而为国内外研究空化发生器开辟了一条新途径。     

调节阀空化噪声原因分析及降噪研究

为了控制和防止空化噪声,对液流管道调节阀简化孔板模型的内部流场进行了二维CFD解析,分析模拟结果得出压力分布与空化噪声的关系,重点分析了空化噪声产生的机理及特性．结合空化噪声的预估方法,依据多级降压控制空化噪声的原理,提出有效的降噪声措施,对降低液流管道调节阀空化噪声具有一定的指导意义．     

空化喷咀的参数分析

“空化水射流”可以提高高压水射流的切割能力。利用空化喷咀来产生“空泡”是获得“空化水射流”的简便方法。在大量试验的基础上,本文对“空化喷咀”各参数对“空化水射流”的影响进行了分析,为设计优良的“空化喷咀”,产生高效的“空化水射流”提供了参考。     

壅塞管直径对壅塞空化器空化特性的影响

在不同壅塞管直径下,利用Fluent软件对壅塞空化器进行数值分析并采用水听器对其空化噪声信号测试,探索壅塞管直径对壅塞空化器空化特性的影响。测试结果表明：增大壅塞管直径,最大压力上升梯度值会增大,壅塞截面会向上游移动;壅塞空化器的数值分析和空化噪声信号测试结果基本吻合,壅塞管的最佳直径为10 mm。     

水下火箭弹头部空化流场的数值仿真研究

对火箭弹头部的局部空化流场的研究可作为头部敏感装置安装位置设计和选择的依据。研究了利用RANS(针对定常分析)和LES(针对非定常分析)湍流模型对水下火箭弹弹体头部空化流场进行仿真分析的方法,并与实验结果进行对比验证。通过仿真分析了在零攻角/小攻角下弹体头部周围定常、非定常流场空化区域和不同速度、加速度下空化区的变化;比较了相同空化数下不同速度对空化区域的影响。结果发现,小攻角情况下的火箭弹头部背流面空化流场存在较强的非定常特性,头部流场空化区受到加速度的影响且存在速度比尺效应。     

壅塞空化与射流空化噪声谱特性的实验研究

水力空化已成为一种很有潜力的水处理技术。利用水听器采集空化噪声信号,通过对比分析不同喷嘴产生的空化噪声的功率谱特性,得出壅塞空化器具有宽频高能量平台的功率谱曲线,特别适合于水动力空化处理污水和净化水等领域。     

孔板和文丘里管复合结构空化器的优化设计

利用ANSYS-CFX软件, 在相关水力装置空化器研究的基础上, 对孔板和文丘里管复合结构空化器的空化效果进行模拟优化。在孔板结构参数相同、位置一定的条件下, 对复合结构空化器的空化流场进行数值模拟, 探讨3种不同形式的文丘里管喉部结构对空化效果的影响。通过对空化流场的压力分布、空泡体积分数以及汽含率的分析, 结果表明:文丘里管喉部结构形式对空化效果有着明显的影响, 在相同的边界条件下, 急剧型的复合结构空化器空化效果更强。       

空化噪声频谱分析及空泡信息预报

给出了空化噪声频谱与空泡某些物理信息的关系。通过原型实验，对空化噪声作低额窄带谱分析，指出额谱分析技术可以用来判断空化现象的存在，进而予报空泡的某些重要信息。     

低噪声对转螺旋桨的翼型—螺旋桨一体化设计方法

根据先进翼型设计方法和对转螺旋桨设计方法，研究发展了一种低噪声对转螺旋桨设计方法。该方法通过翼型设计和对转桨设计的交替应用和研究设计具有较好空化特性的先进翼型，使对转螺旋桨在具有较高效率的同时，桨叶各剖面的空化数与抗空化翼型的空化特性要求相符合，以避免或减弱叶片表面空化的发生，从而降低了桨叶的噪声。根据这一方法对某对转螺旋桨进行了设计。     

修正湍流粘度的混流泵空化非定常分析

为了减少混流泵空化数值模拟误差和分析泵内空化压力脉动的特征,运用Zwart-Gerber-Belamri空化模型对混流泵的空化性能进行了数值模拟,分析了SST湍流模型和RNG湍流模型对混流泵空化数值模拟的影响,并利用湍流粘度修正后的RNG湍流模型对混流泵的空化性能进行了定常和非定常数值计算。研究表明,无论是在非空化时还是空化时,RNG湍流模型都比SST湍流模型计算的误差小;湍流粘度修正后,RNG湍流模型的误差进一步减小。通过对叶轮进出口和泵出口处的压力脉动进行监测和分析,发现叶轮进口处的平均压力最小,但波动最剧烈;各监测点处压力脉动的主频为叶轮叶频,并且主频的幅值随着进口有效汽蚀余量的减少而增大。     

柴油机喷孔出口截面空化流动特性

为了更好地了解柴油机喷孔内燃油空化流动特性,基于空化数和几何结构相似原理,采用比例放大试验装置,并结合CFD三维仿真,研究了喷孔出口截面处空化过程及空化过程对出口截面燃油流动速度、密度分布及湍动能的影响.分析了在保持入口压力不变的工况下,出口截面空化流动随背压改变的变化规律.研究表明:当入口压力不变,随背压降低,喷孔入口截面空化区先增大后稳定,喷孔出口截面空化区及燃油密度随背压的降低而减小;喷孔出口截面的湍动能随背压降低而不断增大,其中空化饱和阶段湍动能增加率小于无空化及空化发展阶段;喷孔出口截面与入口截面的液相平均流速在无空化阶段相差不大,而在空化发展阶段及空化阻塞阶段,两者相对速度不断增大.     

水轮机空化系数的动态测定

水轮机叶片上的空化空蚀破坏造成水电站的频繁检修，利用计算流体力学软件Fluent对HL240型水轮机的设计工况进行数值模拟，模拟结果求出的空化系数与模型试验非常吻合。在一定的时段对机组的运行工况进行数值模拟，利用模拟结果可得到该时段叶片各个区域上的空化系数，从而判断该区域是否发生空化空蚀。把不同时段的结果进行汇总，则可以得到整个叶片上发生空化空蚀的总区域和各区域发生空蚀破坏的程度，从而对水轮机何时进行检修提供理论指导，使水电站经济效益达到最大化。     

水射流式炮孔排水装置的空化现象研究

研究了水射流式炮孔排水装置的空化现象,分析了炮孔积水排除过程中特殊流场的变化及其与空化现象的关系,总结了防止空化现象发生的有关措施。     

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.     

不对称导管对船后桨空化性能的影响

不对称导管作为节能附体的一种,研究其节能机理在现在船舶工业中具有重要意义。通过对是否加装不对称导管的船-桨一体化模型的水动力、空化进行数值模拟,研究不对称导管对船后桨空化性能的影响。研究中选取了SST k-ω湍流模型模拟流场中的流动情况,采用Schnerr-Sauer空化模型模拟船后桨的空化。通过E779A螺旋桨空化的数值模拟与试验结果的对比,验证空化模型和数值方法的准确性。对比分析了有无不对称导管的船后桨的空化性能。计算结果表明:加装不对称导管后,船后桨旋转一周内桨叶上的单位推力空化面积变化更小,空化分布更加均匀,船后桨的空化性能得到了较大的改善。