掺气气泡对减压实验测量结果的影响

根据气泡的声学特性,对掺气水流中气泡可能对减压实验中声压级差和空化噪声强度测量结果造成的影响作了初步的理论探讨。研究表明,气泡对声波的吸收对空化初生的判别并无影响,对空化噪声强度的影响不可忽略。     

初生空化数公式的优化研究

初生空化数是衡量过流体型是否发生空化的判别标准。传统的托马公式认为液流负压值达到液体饱和蒸汽压时即发生空化。近来研究表明,气核和液体抗拉强度等对初生空化有重要影响。有学者认为把托马公式中的液体饱和蒸汽压替换为临界压强更为合理。本文在已有研究的基础上,对空化初生机理和影响空化初生的因素进行分析。认为空化仅是气核克服表面张力和液体饱和蒸汽压膨胀而形成的,并没有克服液体抗拉强度,且在空化源附近的液体几乎不具有抗拉强度,并基于此提出新的初生空化数公式。     

一种测量水的抗拉强度的新方法

本文提出了一种测量水的抗拉强度的新方法,能综合反映水介质条件(温度、压力、气核含量及尺寸分布)的影响,且简单易行。根据抗拉强度的概念,定义了一个新的只与流场结构有关的初生空化数(α_c)i。文中给出了一组实测结果,并据此换算出一矩形绕流体的初生空化救σi,且与实测值吻合。本文的分析表明,将初生空化的模型实验结果换算到原型时,需要考虑两者之间水介质抗拉强度的差异,且不受缩尺影响。     

某水库底孔减压模型试验研究

讨论了形成初生空化数比尺效应的水动力原因及热动力原因,从Rayleigh-plesset泡动力方程出发建议了初生空化数比尺效应的修正方法,用减压模型测定了某水库底孔事故平板门槽及泄槽突扩跌坎后的模型初生空化数KiM及给出了经空化比尺效应修正后的原型初生空化数Kip。     

空化机理和比尺效应综述

对空化的形成机理、液体气核存在机理、空化发生的判别指标等进行了总结回顾,综合分析了液体粘性、表面张力、气核含量和压强分布等因素对空化初生的影响,对空化试验中存在的比尺效应,介绍了相关比尺效应的经验公式及应遵循的模型比尺,指出空化机理和比尺效应的研究还有待进一步深入.     

水质对空化初生的影响

本文着重分析水质对空比初生的影响，提出了以水抗拉强度和表面张力为参数的空化数表达式。证明，即使水体在同一建筑物，设备或物体上，空化初生差别很大，可有不同的初生空化数，为了消除水质的影响，文中提出了相应的准则和准数。     

绕流体初生空化数的概率估计

基于空泡动力学及概率统计理论,本文建议了一种预测绕流体初生空化数的方法。以惯性失稳作为气核空化的标志,定义气核离开绕流体附近拉应力区时恰好生长到失稳临界半径的流场空化数为该气核的初生空化数K_i(R_o),而绕流体初生空化数则视为大量气核初生空化数的数学期望。对不同高、长比的弓形突体给出了数值计算结果,对一特定弓形体给出了实验结果,并对影响初生空化的几个主要因素进行了分析。     

非均匀进流对螺旋桨空化水动力性能的影响

以全附体SUBOFF潜艇桨盘面处标称伴流作为七叶大侧斜桨的非均匀进流,分析了对空化引起的推力和力矩崩溃性能以及叶背梢涡空化初生的影响,描述了非均匀进流条件下空化时推力和力矩的脉动特征、桨叶空化面积和空化形态随周向位置的变化,并给出了伴流中螺旋桨是否出现叶面片空化的区间划分。空化模拟时采用改进Sauer空化模型和修正SST湍流模型。梢涡空化初生依据作者提出的当σ>σi时,叶截面压力系数分布不再改变的相对准则来判定。结果表明,伴流能够有效延迟该桨叶面片空化初生,但同时会使叶背片空化初生提前且空化范围明显增加;在对应敞水效率最高的工况点,伴流使得该桨因空化引起的推力下降起始点较均匀来流时提前量大于7.1%,且叶背梢涡空化初生提前量大于6.7%;即使在空化较为严重的情况下,该桨在伴流场中的推力和力矩脉动幅值也很小;由于桨叶旋向的影响,一周内桨叶空化面积对于艇尾左右舷空间并不完全对称。研究结果可用于分析大侧斜使艇尾桨空化初始航速提高一定程度的现象。     

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。     

水轮机模型空化及能量试验中若干问题的探讨

用能量法确定水轮机临界空化系数，并不是空化初生点，此时，空化多已严重发生，该临界值不能反映转轮的空化性能．它只能作为判别转轮能量性能的重要依据．水轮机最优工况区与偏离最优工况的空化特性差异较大．空化临界判别标准参量和界线，目前尚无明确规定．建议综合分析效率、单位流量、单位出力三者中最先发生变化者作为判别临界空化系数的基准．     

基于声波探测的水轮机空化分析方法研究与应用

结合水轮机空化特点,对轴流转桨式水轮机中主要发声故障模式进行了研究,提出了相应特征提取方法;此外,对轴流转桨式水轮机空化影响因素进行了分析,在上述基础上,提出了水轮机运行工况分布统计法以及空化声波信号与机组运行工况关联分析法。工况统计、工况关联分析已在葛洲坝电厂水轮机空化状态监测中得到成功应用,并取得了良好的效果。     

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。     

对水声定位滤波算法记忆衰减方式的改进

水下定位是自动化设备在水下建筑物安全监测工作过程中基础性、关键性的工作。滤波算法是水声定位算法的重要组成部分,有助于抑制噪声还原真实数据。衰减记忆滤波可以一定程度上处理由于模型不准确或模型变化及舍入误差累积等因素所引起的滤波发散问题。记忆衰减方式对算法的性能影响很大,对水声定位中的扩展卡尔曼滤波算法的记忆衰减方式进行了改进,主要改进在判断是否需要进行记忆衰减后,以观测值为标准进行记忆衰减。3种不同工况的水声定位仿真试验结果,验证了改进算法中记忆衰减方式的合理性和准确性;通过与现有记忆衰减算法仿真比较,改进算法可改善定位效果,提高连续定位精度。     

A HIGH-SPEED PHOTOGRAPHIC STUDY OF ULTRASONIC CAVITATION NEAR RIGID BOUNDARY

This article investigated an existing steady pattern of collapse and rebound （disintegration and aggregation） of cavitation bubbles near rigid boundary in acoustic field. A deformation process of cavitation bubble was accomplished in two acoustic cycles, namely, a spherical bubble collapsed towards the boundary to its minimum volume and then rebounded and grew into a toroidal bubble （or two individual bubbles） in one acoustic cycle, and the toroidal bubble （or two individual bubbles） collapsed towards the center of ring to its minimum volume, and then rebounded into a spherical bubble in the next acoustic cycle. Inertia force plays a key role in the transition between these two states. The microjet produced during the collapse of spherical bubble and the shock wave produced during the collapse of toroidal bubble （or two individual bubbles） impacts the boundary alternately. A cavitation bubble operating in this pattena can thus be an effective corrosion mechanism of rigid boundary.     

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。     

功率超声的声学参数对废水处理效果的影响

从功率超声在水处理中的空化机理入手,论述了国内外在应用功率超声进行废水处理时频率、声功率/声强以及声化学反应器的物理结构(实质是声场分布)等声学参数对处理效果的影响。结论表明,对不同的废水溶液存在超声降解的最佳频率和最佳声功率/声强;双频或多频超声较单频超声在处理同一废水溶液时有明显的协同效应;混响场中的空化阈值比行波场低,相同条件下更利于声化学产额的提高。分析了目前超声水处理技术研究不够深入的原因,并对其发展进行了讨论和展望。     

The acoustic attenuation and hydraulic roughness in a large section sewer pipe with periodical obstacles.

The acoustic attenuation, relative sound pressure levels and the equivalent Nikuradse wall roughness under variable flow conditions in a 600 mm concrete sewer pipe are experimentally investigated. The values of the acoustic attenuation are obtained in the case of airborne sound propagation in the dry pipe. A range of values of the equivalent wall roughness is artificially generated by deploying a periodical array of engineering bricks. A novel method of rapid evaluation of the acoustic attenuation is proposed. The method relies upon sound reflections from the adjacent manholes. The results demonstrate that the acoustic attenuation depends strongly on the value of the equivalent wall roughness. This work can pave the way to the efficient methodology for the in-situ, physical evaluation of the equivalent hydraulic roughness of new and existing sewer networks.     

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。     

空化形成机理和比尺效应

高速水流容易发生空化，为进一步研究空化的形成机理和影响因素。对空化形成机理和液体粘性、表面张力、气核状况等影响因素的最新研究成果进行了综合分析。水流空化试验中存在比尺效应，指出并建立了空化比尺效应的经验公式。对空化机理的研究还有待进一步深入。     

复杂结构体系中声发射传播与能量衰减特性试验研究

为研究声发射信号在水电站厂房等复杂组合结构中的传播性能,在复杂梁柱结构中各代表位置布置了多组声发射探头并采集拟声发射信号,研究了声发射信号在混凝土结构、圆形空心钢管柱,圆形钢管混凝土柱中的传播性能,并对比了功率谱图及声发射参数。结果表明:(1)声发射信号传播经过柱体时有明显的能量衰减,且经过圆形钢管混凝土柱的能量衰减程度大于圆形空心钢管柱;(2)声发射信号从混凝土结构传至圆形钢管混凝土柱时,能量衰减率大于混凝土结构中的传播,能量衰减主要集中在10~50 kHz频率段;(3)声发射信号从混凝土结构传至圆形空心钢管柱中时,探头所接收表征能量值大于源信号处能量值。柱体影响范围内,传播经过圆形空心钢管柱的声发射信号等效传播速度大于混凝土中传播速度。对于圆形钢管混凝土柱,等效速度小于混凝土中传播速度。研究成果对复杂结构体系声发射检测具有重要参考价值。