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...     

不同空泡脱落模式下空化多尺度特性研究

云状空化是一种以相变为核心,包含多种尺度空泡生长演变行为的强瞬态多相流动现象。该文采用双向耦合欧拉-拉格朗日多尺度空化模型,模拟了空化数σ=1.2时,绕8°攻角三维NACA66水翼空化流动,通过VOF(volume of fluid)界面捕捉法求解欧拉体系下大尺度空穴演化,利用拉格朗日体系下的离散空泡模型(DBM)追踪亚网格尺度离散空泡运动及生长溃灭过程。结果表明：绕水翼云状空化流动,包含附着型片状空泡生长与发展、回射流产生与推进、云状空泡脱落和宏观片空泡再次生长以及压力波推进4个阶段。离散空泡数量及尺度随大尺度空穴周期性演变而变化,主要分布在强湍流脉动区。在各空化发展阶段,离散空泡集中分布在水翼中后部,微空泡直径概率密度函数均符合单峰Gamma分布,最高空泡数密度泡径为50μm。在湍动程度较小的附着型空穴生长阶段,微空泡数密度相对于空泡直径呈-5/3幂率特征;在湍动程度较大的回射流发展阶段、云状空穴脱落溃灭及压力波推进阶段,较小尺度的微空泡数密度相对于空泡直径呈-2/3幂率特征,较大尺度的微空泡数密度相对于空泡直径呈-6幂率特征。     

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。     

某二维水翼空化数值模型对比

以二维水翼计算模型为研究对象,采用数值模拟的方法,通过不同的空化模型和湍流模型对计算模型进行数值模拟研究,得到了翼型在空化过程中空泡的运动规律。结果表明:该翼型在不同空化模型下,发生空化时,空化过程包含了空泡的产生、发展、脱落和溃灭几个过程,空化的运动过程总具有明显的周期性;Schnerr-Sauer模型的计算结果与实际的水翼空化流动过程相吻合,Schnerr-Sauer空化模型可以很好地模拟绕水翼的空化流动过程。     

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。     

离心泵空化诱导的非定常激励特性

为了研究离心泵空化诱导的非定常激励特性，采用数值模拟方法，分析了泵叶轮内压力脉动、涡量脉动及径向力特性。结果表明：叶轮内压力脉动的主频均为叶轮转频f_i,涡量脉动的主频为1/5f_i、f_i、2f_i;压力脉动强度从叶轮进口到出口逐渐增强；涡量脉动强度在叶轮出口处最大，进口处其次，叶片中部最小；空化发展诱发低频压力脉动和低频涡量脉动；径向力的大小和方向，由于空泡排挤作用而发生变化，空化充分发展时空泡脱落和溃灭，导致径向力骤增。对离心泵内空化诱导的振动和噪声产生机理的深入研究提供了参考。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

A STUDY ON CAVITATION AND CAVITATION DAMAGE IN A CAVITATION TUNNEL

The test results on cavitation and cavitation damage in a cavitation tunnel arepresented in this paper.The cavitator in the shape of 60 deg.symmetric wedge was mounted in-to the inlet of the working section of 20×40×170mm~3 in size.The velocities ranged from8.5m/s to 13.5m/s.At first,the flow structure around the wedge was revealed by a LaserDoppler Velocimetry.Then,the fluctuating pressure signals induced by vortex cavitation werepicked up by a micro-transducer.Cavitation erosion tests were just done at the velocity of13.5m/s.The aim of this work is to investigate the relation between cavitation inception andflow structure and to explore the dependence of cavitation damage on cavitation intensity.Thecavitation intensity which is defined as the power density per unit time can be regarded as the in-put of the test system.The intensity of cavitation damage is supposed to be the consumed powerdensity per unit time and considered as the output of the system of test,The ratio of the output tothe input is as the efficiency of the test system.The test results also show that the output is verysmall in quantity as compared with the input.     

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.     

EFFECTS OF LIQUID QUALITY ON CAVITATION EROSION

The paper concerns with the effects of liquid quality on cavitation erosion, Vari-ous homogeneous liquids such as distilled water, glycerine-water mixtures of different concentra-tion, Kerosene and silicone oil were used as liquid media. Liquids containing solid particles suchas fly-ash ane bakerite powders of different concentration were also studied. Experimental find-ings witnessed the effect of viscosity in attenuating cavitation erosion. Liquids containing solidparticles play dual role of facilitating and alleviating cavitation erosion, in which critical concen-tration and equivalent concentration are in existance. The behaviour of cavitation clouds and theappearance of pittings were also carefully observed to help explain the different effects of liquidquality on cavitation erosion.     

单气泡在压力脉动场中运动的数值计算

本文对地均匀规则脉动场中的单气泡运动进行了数值计算，采用不做线化假定而直接对文献[1]中提出的气泡在自由流场中运动的控制方程进行计算，得出了一些很有意义的结论。     

固液两相流体中刚性平面边壁附近的空泡溃灭计算

本文中利用数值方法分析了固液两相流体中刚性平面边壁附近的空泡溃灭问题,讨论了固相浓度、颗粒尺寸等因素对空泡溃灭的影响以及空泡溃灭过程中的颗粒运动,并用高速摄影实测结果进行了验证。     

万家寨水电站水中含沙对空化压力的影响

对万家寨水电站含沙量对水力机械内空化压力的影响进行了研究，并利用自行研制的测量装置实测了黄河万家寨水电站含沙水样的初生空化与，临界空化压力．实测结果表明，随着含沙量的增大，初生空化与临界空化压力值均有所提高，且接近线性关系．这一成果可用于所有含沙河流上的水电站水轮机与水泵站水泵合理确定安装高程时的参考．这样做可以减少空蚀与泥沙磨损给运行带来的经济损失．     

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.     

A NEW LARGE CAVITATION CHANNEL IN CHINA SHIP SCIENTIFIC RESEARCH CENTER

1 .　INTRODUCTIONIntherecentdecades ,itisrealizedthatitisquitenecessarytocarryouttestsathighReynoldsnumberwithalowbackgroundnoiselevelinordertomeetmoreandmoreurgentneedsofmodernnavyandmaritimeindustry .Anewlargecavita tionchannelisdevelopedinCSSRCfortestingcompletehull/ propulsor/appendagesarrange ments[1] .Itrepresentsoneofthelatestintechno logicallyadvancedlargecavitationtestfacilities.Inthefollowingsections ,thefeaturesandthefirsttestresultsofthechannelwillbedescribed .2 .　DICRIP…