瞬态空化泡的成长与溃灭

本文用边界积分方程方法，研究了无粘流体中瞬态空化泡的成长溃灭过程以及泡与泡相互作用的轴对称问题，数值模拟中，用高阶单元离散边界，采用拉格朗日形式的运动学与动力学边界条件，在时域中用步进法逐次完成模拟过程。     

自由液面附近空化泡的溃灭特性

研究自由液面附近空化泡的溃灭特性对认识水利水电工程中的空蚀破坏机理具有重要意义。为进一步认识自由液面附近空化泡的溃灭特性,开展了电火花激发空化泡试验。结果表明:(1)空化泡与自由液面距离较近时总是背离自由液面溃灭,背离的临界条件为空化泡与自由液面的距离约是空化泡最大半径的5倍。空化泡尺寸越大或空化泡与自由液面距离越近,其背离现象越明显。(2)自由液面附近双空化泡相向溃灭融合,且融合体背离自由液面移动。(3)在自由液面和空气泡的共同影响下,空化泡的溃灭方向是二者分别对空化泡作用的矢量和。通过本文研究,对自由液面附近空化泡的溃灭有了定量认识,可以在一定条件下预测空化泡的溃灭方向。     

基于伪势模型的表面张力对空化泡溃灭的影响

采用可调节表面张力的大密度比、大黏滞系数比格子玻尔兹曼伪势空化模型模拟了近壁区空化泡溃灭过程,并进一步分析了表面张力和初始空化泡内外压差对空化泡溃灭过程中流场分布的影响,探究了表面张力变化对空化泡溃灭时产生的微射流和溃灭压力演化的影响。结果表明:在近壁区空化泡溃灭过程中,随着表面张力减小,加剧了气液交界面的变形,导致微射流更为集中。同时空化泡在溃灭过程中蓄积的表面能减小,在溃灭时刻迅速释放后,减弱了空化泡溃灭强度,空化泡溃灭最大微射流流速和最大压力均随着表面张力的减小而减小,导致空化泡溃灭时间缩短,增加了壁面引起的Bjerknes力,加剧空化泡朝向壁面溃灭的趋势。     

水中气泡溃灭的理论与数值研究

从理论和数值两个方面研究了单个气泡在自由流场中的溃灭.采用Rayleigh方程推导出一个新的球形气泡演变的解析解.基于流体体积法( VOF),在考虑表面张力、粘度和可压缩性效应的情况下,对单个纯气体泡的运动进行了三维模拟.在第一次溃灭阶段,气泡体积演变的数值结果与解析解保持一致. 数值结果表明气泡体积到达最小值后开始回弹,气泡的形状、速度场和压力场在回弹点附近发生剧烈变化.     

水中结构物附近三维爆炸气泡的数值模拟

该文阐述水下爆炸结构物附近三维非对称气泡运动的计算模型,基于势流理论采用边界积分法求解拉普拉斯方程。通过与参考文献实验的比较,验证了计算模型的正确性。最后以椭球形结构物下方爆炸气泡为算例进行详细的数值模拟和分析,获得气泡运动规律、流场压强变化,结构物危险载荷及其分布情况,旨在为工程领域水下爆炸气泡运动规律探索以及结构物的破坏机理研究提供参考。     

环状气泡动力学数值模型

本文假设气泡运动过程中流场是无旋、不可压缩的理想流体,运用势流理论导出气泡边界面运动的控制方程,建立气泡动力学模型,用边界积分法求解得到气泡等边界的变形及位置.在环状气泡阶段,本文在前人研究成果的基础上分别建立了轴对称涡面模型、轴对称涡环模型以及三维涡环气泡模型.对比不同模型的优缺点及其适用范围,总结了环状气泡模型建立的详细步骤及其必须注意的关键技术,并开发了相应的程序.运用不同模型模拟重力场中气泡的运动,并进行讨论.最后计算了流场中滞后流的速度以及压力随时间的变化,得到一些有规律性的曲线,旨在为相关环状气泡动态特性研究提供参考.     

颗粒对空化泡溃灭行为影响的实验研究

本文基于高速摄影实验平台对空化泡在两个球形颗粒之间的溃灭和射流等动力学行为进行了详细的实验研究。实验过程中,单个空化泡由输出能量可精确控制的高能量激光发生器通过聚焦透镜在水中产生,两个球形颗粒与空化泡之间的相对位置由高精度三维位移平台进行精确控制,并采用高速摄影机对空化泡在两个球形颗粒间的生长、溃灭、射流及后续的再次溃灭等完整过程进行详细记录。通过对实验数据的详细分析,发现球形颗粒之间的间距与空化泡的尺寸是影响空化泡动力学行为的主要因素。     

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...     

基于格子玻尔兹曼方法的近壁区空化泡生长溃灭过程模拟

基于格子玻尔兹曼热流耦合模型,兼顾温度场与流场的相互影响,对近壁区空化泡的生长和溃灭过程开展了系统研究,分析了泡壁无量纲距离和初始输入温度对空化泡演化过程和溃灭强度的影响,并对比了被动标量模型与热流耦合模型的差异。结果表明:空化泡受壁面限制,生长过程中无法保持圆形,其最大半径与泡壁无量纲距离之间存在幂函数关系,当泡壁无量纲距离大于1.6时,则为线性关系;空化泡最大半径与输入能量为线性关系,与初始输入无量纲温度之间存在幂函数关系;热流耦合模型考虑了高温对表面张力的影响,与被动标量模型模拟结果相比,其溃灭阶段获得的射流体积更大,微射流更集中,但溃灭强度更小。     

汽液黏滞系数对空化泡溃灭过程影响的数值模拟

利用格子玻尔兹曼方法(LBM)伪势模型模拟了近壁区空化泡溃灭过程,分析了不同汽相黏滞系数和液相黏滞系数对空化泡溃灭过程中的最大微射流流速、最大溃灭压力、最大溃灭时间的影响。结果表明,相同液相黏滞系数条件下,改变汽相黏滞系数,空化泡溃灭时产生的最大微射流流速、最大溃灭压力和最大溃灭时间不变;保持汽相黏滞系数不变,空化泡溃灭时最大溃灭压力、最大微射流流速均随着液相黏滞系数的增大而减小,但最大溃灭时间随着液相黏滞系数的增大而增大。     

Non-spherical multi-oscillations of a bubble in a compressible liquid

Bubble dynamics are associated with wide and important applications in cavitation erosion in many industrial systems, medical ultrasonics and underwater explosions. Two recent developments to this classical problem are reviewed in this paper. Firstly, computational studies on the problem have commonly been based on an incompressible fluid model. However, a bubble usually undergoes significantly damped oscillation due to the compressible effects. We model this phenomenon using weakly compressible theory and a modified boundary integral method. This model considers the energy loss due to shock waves emitted at minimum bubble volumes. Secondly, the computational studies so far have largely been concerned with the first-cycle of oscillation. However, a bubble usually oscillates for a few cycles before it breaks into much smaller ones. We model both the first- and second-cycles of oscillationand predict damped oscillations. Our computations correlate well with the experimental data.     

砂浆孔板洞临界空化荷载的实验测量及数值计算

本文介绍了一套用于测量空化荷载的自制仪器；给出了与砂浆孔板洞初生空蚀相应的临界空花荷载的测量结果；根据空泡动力方程；利用格尔莫方法数值模拟了与实验条件相应的空泡运动过程，并将计算的临界空化荷载与实验结果进行了比较。     

考虑液体压缩性影响下空泡溃灭冲击波对固体颗粒的作用

本文讨论了无限大水域中考虑液体压缩性影响下空泡溃灭冲击波对固体颗粒的作用,求得了固体颗粒所获得的最大速度;该速度的颗粒足以打坏或嵌入固壁(混凝土)中,引起更严重的空化、空蚀,形成空蚀和磨蚀的恶性循环,以致大规模剥落过流固壁面等。     

气泡浮子法测量流速的研究

文章研究了温度对不同直径的气泡在水中运动的影响,计算了不同流态、不同形状的气泡在不同温度中上升的最终速度,并进行了气泡上升速度对温度的敏感性分析。通过实验验证了气泡在静水中运动规律,给出了测量流速的气泡发生器装置图以及气泡发生器产生的适宜的气流和出气针头。测定了不同直径下气泡上升的最终速度并与理论值进行了比较,结果表明：在4mm以下和理论分析结果比较吻合,建议实际测量时气泡直径最好控制在4mm以下。     

脉动压力及压力梯度对不平整突体空化初生的影响

本文对六种不平整突体在正负压力梯度状况下的初生空化数进行了试验研究和理论分析，并根据气泡动力学方程建立了脉动压力与气泡振荡半径之间的关系，讨论了脉动压力及压力梯度对不平整突体空化初生的影响，试验结果表明，同一突体在负压力梯度状况下的初生空化数高于正压力梯度状况下的初生空化数；对于非流线型突体，在负压力梯度状况下空化初生时的壁面脉动压力强度低于正压力梯度状况下的脉动压力强度，脉动压力峰值约为七至十二倍的脉动压力均方根值。     

单一粒径均匀悬浮固－液两相流中球泡的动力学方程

本文以Ｅｌｇｈｏｂａｓｈｉ和Ａｂｏｕ－Ａｒａｂ提出的固－液两相流动方程作为描述液体相运动的控制方程，以拉格朗日形式下的球形颗粒在液流中的运动方程作为描述固体颗粒相运动的基本方程，建立了固－液两相流中的泡动力方程及在球泡溃灭时间τｃ＊和固体颗粒动力响应驰豫时间τｒｅｌ＊分别为τｃ＊＞＞τｒｃｌ＊和τｃ＊＜＜τｒｅｌ＊两种极端情况下的简化方程。     

供,排水射流泵相似律

本文根据流体力学原理研究分析射流泵相似律，找出满足射流泵中流体的流动力学相似条件，再根据射流泵流动特点研究几何相似的射流泵在满足运动相似条件下其工作参数之间的关系。