初生空化数比尺效应的修正

在初生空化位置写出了随流运动的球泡动力方程，估计了方程各项在空化初生时的近似值；以现有的实测资料为依据，选择了能识别的气核失稳的临界半径Rc的大小；给出了原型初生空化数与模型初生空化数的简单关系式；列出了碧口水库孔板洞4个不同比尺减压模型的实测初生空化数，这些模型初生空化数的值相差很大，但由这4个模型初生空化数和本文给出的换算关系得到的原型初生空化数很接近，这原型初生空化数与原型观测结果定性一致。     

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。     

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。     

高海拔地区气压环境对高速水流空化特性的影响

为定量评价高海拔地区的低气压环境对水流空化特性的影响程度,通过理论计算单气核临界压强在不同气压条件下的变化,分析单气核临界压强变化对初生空化数的影响程度,并进行不同海拔高程下水流空化数的敏感性分析。研究成果表明:低气压环境下,气核初生空化数和水流空化数均减小,但水流空化数减小的程度远远大于初生空化数减小的程度,其他条件相同的前提下,高海拔地区的高速水流空化空蚀风险增大。研究结论可为高海拔地区高速水流的空化空蚀设计和评价提供参考。     

水质和空化比尺效应

本文提出了新的空化数和初生空化数的表达式,说明水体抗拉强度在空化中的作用,并且也指出,除抗拉强度外,水中气核半径及其数量也起着相当大的作用,从而可以解释在试验中即使同一个模型在不同的设备中以及不同的情况下可得差别很大的初生空化数。另外,对模型数据引伸到原型提出了一些具体建议。     

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。     

凹槽中的旋涡及初生空化数的估算

本文阐述了凹槽中旋涡形成的力学机制；利用文献［1］中的结果建立了凹槽中旋涡的涡量平衡、能量平衡近似关系式；给出了旋涡初生空化数的表达式，它不仅和凹槽的宽深比有关，还和参数K1有关(K1为流道宽和槽深之比)；对不同的深宽比和K1值计算了凹槽中的旋涡参数和初生空化数，把计算的初生空化数和已有的实测凹槽旋涡初生空化数进行了对比，两者的值和变化趋势基本一致。     

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.     

管道中圆化突体的压力分布和初生空化数

本文介绍了如何利用有限元法来计算管道边墙突体绕流的速度和压力分布,计算了下列各种突体的压力分布和最小压力系数:(1)不同相对突体高度和圆弧半径条件下的圆弧弓形和半弓形突体;(2)不同相对突体高度、圆化半径和坡度条件下的圆化三角形和斜坡形突体;(3)不同突体间距和个数条件下的多个突体。压力分布和最小压力系数的试验结果与计算结果吻合较好,最小压力系数和变压水洞中实测的初生空化数也很接近。文中系统地给出了最小压力系数与相对突体高度或突体坡度之间的关系曲线,根据这些曲线即可估算相应突体的初生空化数。由于各种突体圆化后能明显地降低初生空化数,因此对过流表面上的不平整突体应进行磨圆处理。通过计算对比,文中还给出了由于浇筑混凝土的模板等施工原因造成的多个突体,也可按单个突体的数据来估计它的初生空化数。     

表孔门槽的空化特性分析

表孔门槽与二维凹槽在水力特性上有很大的差异，这决定了它们在空化特性上也有所不同.由于流动形式和堰面曲率的影响，表孔水流往往在堰面上压力低、流速高；在门槽底部，由于压差的作用，槽内旋涡常常随绕流从下游角隅绕出槽外.堰面、涡心以及绕流区的交汇，使压力剧烈下降，极易在门槽下游边墙底部发生混合型空化，其初生空化数远大于水洞中二维凹槽的初生空化数，应在设计中引起重视。     

关于消失空化的机理

本文从气核的空化临界压强受压力波影响的观点出发,提出消失空化的机理:在于空泡溃灭压力的干扰降低了液体的抗拉强度。从而对著名学者J.W.Holl等人在1966年所获得的成果,作了更简洁的阐明。并着重指出:对于研究初生空化和消失空化,必须重视来流的气核特性受干扰体附近的最不利压力场的影响。     

水流初生空化噪声机理分析及试验研究

根据水流的初生空化特性,对其发生发展过程在模型和原型进行系统的试验观测。试验和理论分析表明,水流的初生空化和空蚀可以利用常压水洞来模拟。与减压箱试验结果的比较可知常压水洞更可信和合理。水流的初生空化噪声频率不仅与汽化压力和流体的特性有关,而且还与流体的环境压力分布和速度分布有关,与空化类型关系更为密切。试验和计算表明初生空化噪声频率的分布频段为10kHz—12.5kHz。     

空化现象及其模型试验预测的可靠性

预测水力机械和装置中绕流构件的空化特性，是在空化试验设备中进行模型试验的目的，然而尽管采用了谨慎的测试方法和半经验的比尺关系，试验结果的分散性仍然较大。近年来，在对空化初生的比尺效应进行大规模试验研究的过程中，试验液体的抗拉强度受到特别重视。试验清楚地表明，在未考虑水质的情况下，空化试验结果，尤其是初生空化试验的结果分散性较大，据此既不可能确定绕流物体的特征值，也不可能推导出初生空化的比尺关系。通过精确控制空化试验中试验用水的抗拉强度，可以清楚地得出普遍适用的速度、尺寸和粘性比尺影响的简单关系。     

门槽空化的特性分析及影响因素探讨

流经门槽的水流运动是一种复杂的水力学现象,门槽水流的空化会对闸门的正常运行造成严重影响。本文初步阐述了门槽空化的类型,发生的必要条件,门槽的水流结构及门槽中极易发生空化的部位。门槽的临界空化状态在研究空化现象时是很重要的,此时的水流空化数称为初生空化数;水流空化数大于初生空化数,将不会发生空化。本文总结了影响门槽初生空化有几何参数和物理参数两方面,并且详细介绍了几何参数中门槽的宽深比和错距比两个主要参数对门槽初生空化的影响情况。     

气核尺度分布谱

气核是最主要的“有效核”,为了定量研究室化核对空化起始的影响,必须排除“惰性核”对实验数据的干扰,获得纯气核谱。笔者在中国船舶科学研究中心新建的空化机理管道中,对于严格控制的水样,用全息法测量了大量的气核谱,统计得气核谱的经验规律,指出了组合参量α/αsr(局部空气含量比)是影响气核尺度分布的关键参量,并给出了对于局部过饱和水和局部亚饱和水两种情况下的气核数目密度分布函数n(R)的经验公式。一些国外最近发表的气核谱实验数据与本经验公式是符合的。本文的结果也暗示了空化核的测量也许可以大大简化。     

梢隙流动空化初生及空化形态观测研究

该文描述了在小型多功能高速空泡水筒中,对NACA0012和NACA0024水翼进行梢隙流动空化形态观测,并分析其影响因素和发展规律。实验中通过高速摄像捕捉梢隙空化的结构形态与运动轨迹,分析其随间隙宽度、来流水速以及水翼攻角的变化规律。同时在不同的水速、攻角以及间隙宽度下记录水翼的初生空化数,重点分析了间隙宽度对不同水翼初生空化数的影响规律,发现存在某一间隙宽度使梢涡初生空化数达到最大值。     

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。     

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。     

初生空化的模型数据应用到原型上的问题

初生空化数由韦伯数W和空泡相对膨胀速度M所组成。在分析了中、德联合对比试验数据的基础上,发现W和M的关系呈一条对数直线。由模型试验得到直线方程后,再根据原型的空化数决定韦伯数,从直线上求得M值,有了W和M,就可得原型的初生空化数,从而判断在原型水流中是否发生空化。     

梢涡的初生空化及其发生位置

梢涡的初生空化及其位置的判断是一个非常复杂的问题。这是因为人们对近梢迁移涡的结构还不甚清楚,对迁移涡导致空化的条件还缺乏足够的认识。本文根据迁移涡结构的分析,讨论了近梢的涡心半径、涡心旋度及紊流粘滞系数,从而提出了梢涡初生空化的理论分析,这一分析包括了对梢涡初生空化位置的预测。分析表明,梢涡的初生空化数σ_t与雷诺数R_e、攻角α关系密切。