THE COUNTER-JET FORMATION IN AN AIR BUBBLE INDUCED BY THE IMPACT OF SHOCK WAVES

The interaction of an air bubble (isolated in water or attached to a boundary) with shock waves induced by electric sparks is investigated by high-speed photography.The interaction is closely related to the counter-jet induced by the impact of shock waves.The formation of a counter-jet in an air bubble is related to the liquid jet formed in the same air bubble,but the mechanism is different with that of the counter-jet formation in a collapsing cavitation bubble.The formation of a counter-jet in an air bubb...     

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。     

空蚀冲击波模式下气泡尺寸在掺气减蚀中的作用

根据纵波在气液两相流（泡状流）中传播时的衰减规律,从理论上详细探讨了水中单个小气泡、气泡群对压力冲击波衰减所起的作用。结果表明小气泡的尺寸或气泡群的最大概率尺寸是减缓压力波强度的关键因素。给出了减缓已知频率的空化压力冲击波的最有效气泡半径（最大概率半径）的计算公式,对应各种不同的气泡尺寸（最大概率尺寸）压力衰减程度的计算公式。这有助于从微观上深入理解掺气减蚀的机理以及认识掺气减蚀的保护作用。     

含沙浓度对表面张力不同液体中单空泡膨胀及收缩过程的影响

用高速摄影技术，在表面张力不同的四种液体中，对电火花放电造成的单空泡膨胀及收缩过程观测表明，含沙浓度对空泡的膨胀及收缩过程的影响类似于液体粘滞性对空泡的膨胀及收缩过程的影响. 文中分析了表面张力的影响程度。     

掺气减蚀保护作用的新概念

利用针式掺气流速仪测量原型和模型掺气浓度场、流速场，气泡尺寸及其概率分布的研究成果表明，原型水流韦伯数高，形成微小气泡的能力比模型强，气泡上浮慢，接近底部的小尺寸气泡概率及掺气浓度比模型大。初步研究认为：0.2mm或0.5mm以下的微小气泡在掺气减蚀中起着主要作用，可能只要很小掺气浓度即可达到掺气减蚀的效果。因此以小尺寸气泡的掺气浓度，作为判断掺气减蚀保护作用的指标将更为准确。     

气力提升管内气泡形变的实验研究

气泡的形变作为气力提升装置的主要影响因素,其形变规律直接影响气力提升装置的提升性能。为此,该文中运用高速摄像仪拍摄了气液两相流流场结构,基于图像处理获取了气泡运动过程中的形状参数,通过气泡匹配技术得到了气泡的运动速度。实验结果表明,改变运行参数会引起气泡碰撞和融合发生机率的变化,进而影响到气泡初始生成体积;气泡运动速度的周期性变化会改变气泡的直径和变形,进而改变管内流型,最终导致气力提升装置的提升性能发生变化。     

游泳水槽的气泡运动规律及去除方法研究

游泳水槽作为一个先进的工具，可有效地提高竞技游泳水平。目前游泳水槽建造技术尤其是对水流的控制技术已趋于成熟，但水槽内的气泡将会影响对运动员技术动作观测和图象解析，并对运动员游泳姿态测试、分析和改进带来困难。本文通过对游泳水槽结构及水槽中水流流动状况分析得到了气泡产生的主要原因，并研究了气泡运动的规律，提出了减少气泡产生的合理方法以及去除气泡的合理设计，为现有的游泳水槽改进提供良好方案，为今后自主设计先进的游泳训练用水槽提供技术支撑。     

针状突体空化结构的高速摄影观察

应用高速摄影技术在直流式水洞中对针状突体的空化结构进行了试验研究。试验流速为8～40m/s,高速摄影机拍摄速率为20000fps,曝光时间为4μs。观察了不同流速下针状突体后空化云的形态以及随流动的演变情况,及不同掺气量对空化云的影响。此外,还给出针状突体空化区包络线（自由流线）的表达式。     

明渠自掺气水流气泡形成过程的试验研究

采用高速摄像技术对陡槽内自掺气水流进行了观测,拍摄到了掺气起始区气泡在水流内部形成的完整过程,对气泡形成的过程进行了概化分析。水面附近涡体运动产生的脉动压强和水面相互作用,导致水面发生上凸下凹的变形。当这种变形达到一定程度后,受顺水流向或横向脉动压力、横向切应力的作用,深入水体凹坑的边壁在某一部位闭合,下部包裹空气形成气泡而发生自掺气。随着紊动强度进一步增大,水面变形加剧,表现为高高跃出水面的柱状突起和水滴,这些水柱的倾倒、聚并也会造成空气进入水中形成气泡。明渠水流自掺气是水体内部紊动与水面相互作用的结果。     

掺气减蚀减压模型相似律问题的探讨

通过大朝山水电站表孔减压水力学模型试验结果与原型资料对比分析,对掺气减蚀减压水力学模型与原型之间的相似律问题进行了研究。研究结果表明,传统水力学减压试验方法在掺气减蚀减压模型中,由于存在模型和原型之间掺气不相似、初生空化界限不明确等问题,致使模型水流空化特性试验结果与原型差异比较大,只有通过空化部位水流掺气相似得到的减压模型试验结果才能与原型空化达到基本相似的要求。     

掺气减蚀技术及掺气设施研究进展

为优化掺气设施体型并对其水力特性进行研究,在已有理论研究成果与工程实践经验基础上,从水流掺气减蚀机理、掺气水流运动特性及掺气设施体型及布置三方面评述了水流掺气减蚀技术研究进展。针对目前掺气减蚀技术研究中存在的不足,认为今后应进一步加强多泡情况下空化泡-空气泡-边壁微观作用机制,近壁(底板、侧壁)水体掺气浓度、气泡特征的沿程演变规律,复杂条件下掺气设施体型优化等方面的研究。     

高速掺气水流的气泡级配

用针式掺气流速仪观测高速掺气水流中气泡的数量和直径。将小浪底工程泄洪洞中闸室原型与模型中相应测点的气泡资料对比后表明，原型中d＞2mm的气泡基本符合重力相似准则，可以在模型中模拟。     

龙抬头泄洪洞反弧段空化空蚀研究综述

根据国内外大量的工程实例,在前人研究的基础上,系统总结了龙抬头泄洪洞反弧段空化特性和空蚀成因,分析了反弧段掺气减蚀和抗蚀体型的现有成果.体型优化和掺气设施研究,数值试验具有花费少、适应能力强、提供的流场资料详细、便利方案选择等优点.     

激光泡最大泡半径的测试与分析

采用自行研制的高灵敏度的光偏转测试系统,测量了激光泡在不同激光能量作用下前三次脉动空泡的最大半径,结果表明在作用相同激光能量的情况下,随着脉动次数的增加,最大泡半径依次减小;对应于同一次脉动,随着激光能量的增加,最大泡径呈增加趋势;在此基础上分析了各次脉动过程中空泡泡能衰减的规律,取得了理论和实验在误差范围内相一致的结果。     

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。     

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。     

表面张力对单空泡运动特性的影响

本文利用高速摄影技术，在摄像电子计算机的辅助下，了在５种不同表面张力（液体－空气）液体中由电火花放电所造成的空泡膨胀及收缩运动过程，记录，分析，计算了空泡的半径Ｒ，泡壁速度Ｒ及加速度Ｒ随时间的变化，结果表明：表面张力加速了空泡的收缩过程，对其膨胀过程则起了延缓作用，通过实验给出了空泡膨胀时间与收缩时间的比值，一般来说，在空泡溃灭以前，表面张力愈小的液体中，空泡泡速度最大值愈大，泡壁的加速度通常具有     

高水头船闸阀门顶缝空化切片试验研究

针对日益严峻的高水头单级船闸阀门顶缝空化问题,采用能够真实反映缝隙流特性的1:1切片模型试验,研究阀门顶缝空化特性及门楣自然通气防空化机理。研究表明,随着空化的发展,缝隙段依次发生喉口跌坎空化、主流中心空化和阀门面板空化,缝隙段负压区不断延伸,直至整个缝隙段达到稳定的-10 m水柱负压,压力脉动很小;门楣自然通气通过增加缝隙段压力,消除主流中心空化和阀门面板空化,抑制喉口跌坎空化。当采用门楣自然通气措施后,缝隙段压力稳定在-2 m水柱左右,空化消失,缝隙段水流脉动压力增大;缝隙段压力与单宽通气量近似二次多项式关系,通气量极值对应的缝隙段压力约-2 m水柱,此时缝隙段压力与通气量达到平衡状态,当缝隙段压力逐渐升高时,门楣通气量逐渐降低,直至自然通气停止。     

气泡艇机动过程中气泡稳定性分析

该文采用基于RANS的数值模拟方法对气泡艇在机动过程中(横倾、斜航和回转)的气泡稳定性及其受力情况进行了研究,获得了气泡艇机动状态下的艇底气泡形态、自由面兴波和压力分布等结果,初步分析了机动过程中,气泡是否可以形成并稳定维持、气腔内气泡的形态以及喷气对气泡艇稳定性的影响等问题,计算结果可为气泡艇方案设计提供参考。     

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。