弹性边界附近空化泡迁移和周期特性试验研究

抗空蚀材料的应用极大提高了泄水建筑物的过流性能和使用寿命,是减轻空蚀破坏最有效途径之一.针对目前关于弹性材料抗空蚀特性的机理研究尚有欠缺的问题,为了研究弹性材料如何减免空蚀破坏并探索潜在的弹性抗空蚀材料,着眼于细观层面的空化泡和弹性材料相互作用,通过低压直流放电诱发空化泡试验,研究了拉伸弹性模量范围和压缩弹性模量范围分...     

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。     

壅塞空化器空化噪声实验研究

为了避免水力机械产生空蚀破坏,目前对空化噪声的研究主要集中在空泡的初生问题,而为了有效利用空泡溃灭能量,研究空化时空泡溃灭强度的报道却较为少见。该文在不同背压下,利用水听器对不同壅塞管直径的壅塞空化器测试空化噪声信号,采用声压级差法和噪声能量比值法分析测试结果,探索壅塞管直径和背压对壅塞空化器空化特性的影响。结果表明:空化噪声信号的声压级差法和噪声能量比值法分析的结果基本一致,壅塞空化器在背压孔当量直径d=3.5―6.0 mm的背压范围内,都会产生明显的空化;不同壅塞管直径的壅塞空化器产生强烈空化都有相应的最佳背压范围,且随着壅塞管直径的增大,最佳背压范围会逐渐缩小;在最佳背压范围内,壅塞管直径和背压的变化对壅塞空化器产生的空化强度影响较小。研究成果完善了壅塞空化器设计的理论基础。     

密度对粗颗粒材料动力特性影响试验研究

密度是影响粗颗粒材料动力特性的重要因素。随着密度值的提高,粗颗粒材料的最大动弹性模量产生一定的增加,但增加率随着围压的提高呈逐渐减弱的趋势;随着密度值的提高,粗颗粒材料在动荷载作用下的初次动轴向永久变形降低的较明显,后期随着振次的增加,动永久轴向变形呈逐渐收敛趋势,密度值的提高对动轴向永久变形的影响要明显大于对体积变形的影响。因此,对于高土石坝工程来说,提高压实标准有利于改善粗颗粒材料的力学特性,控制坝体的整体变形即提高其抗震性能。     

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。     

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。     

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。     

乌拉泊土石坝材料动力特性试验研究

文中报道了乌拉泊水库土石坝材料动力特性试验的研究成果。内容包括：（1）采用大型动三轴试验结合微小应变激光测试技术和共振柱试验,对坝体砂砾石料、坝基砂砾石料和斜墙防渗土料原状样,分别进行了动力变形特性试验研究,测定了最大动剪模量与平均有效主应力的关系、动剪模量比和阻尼比随动剪应变变化的关系;（2）分别采用大型和中型振动三轴试验,进行固结不排水振动三轴试验,研究了坝体砂砾石料、坝基砂砾石料以及斜墙防渗土料（原状样）的动强度特性和动孔压特性。这些成果为工程地震动力反应分析和抗震稳定性分析提供了基本依据,同时对其他类似工程也有重要参考价值。     

四面体透水框架附近流场水力特性试验

通过不同工况下单个四面体透水框架附近流场水力特性的室内水槽试验,探讨四面体透水框架在岸坡防护工程中减速促於的主要机理,分析防护工程中四面体透水框架的最优布置形式和杆件截面形状对四面体透水框架内部流场水力特性和减速促淤效果的影响。结果表明四面体透水框架最优的布置形式为尖头迎流布置,建议采用正方形截面形状杆件的四面体透水框架。     

大攻角下轴对称航行体空化流动特性试验研究

为掌握大攻角条件下轴对称航行体的空泡形态以及表面压力分布特征,本文对不同攻角,不同空泡数条件下轴对称航行体的流体动力特性进行了水洞试验研究,获取了不同试验条件下空泡的不同形态和压力分布.试验结果分析表明,在大攻角状态下,航行体表面的空泡分布不对称性加剧,迎背水面压差作用范围加大,导致航行体法向受力加大.研究结果在工程设计中有重要意义.     

不同掺气孔径下水流空化特性试验研究

空化数反映了压力变化对水流空化特性的影响.该文基于浙江工业大学水力学实验室设计的直流式水洞,利用先进的量测设备对空化区中空化特性进行了试验研究.通过对不同流速不同掺气孔径下圆柱突体上下游空化数的对比分析,得出了不同掺气孔径下空化数的变化趋势有关的结论.该结论可供设计优化掺气设施时参考.     

绕弹性水翼空化流动及其流激振动特性研究

该文采用基于径向基函数的流固耦合方法,对不同空化数下绕刚性水翼/弹性水翼的空泡形态及其流激振动特性进行了数值模拟。结果表明,绕弹性水翼空泡形态具有三个典型特征：(1)靠近翼尖前缘的附着空泡形态为三角形;(2)翼尖出现梢涡空化,梢涡空化随着空化数的降低而逐渐明显;(3)回射流作用下水翼存在云状空泡的周期性脱落。对不同空化数下弹性水翼的振动特性进行分析发现,随着空化数的下降,水翼振动的平均振幅及振幅波动值先增大再减小,平均振幅和振幅波动由大到小依次是：云空化>超空化>片空化。     

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。     

先锋水利枢纽水力特性的试验研究

本文通过介绍先锋水利枢纽扩建工程的水工模型试验，阐述了枢纽的水力特性。试验表明，扩建工程能满足设计要求。     

虹吸溢洪道水力特性试验研究

虹吸溢洪道是一种增加溢洪道泄流能力的有效方法。通过对陡槽溢洪道改建为虹吸溢洪道比较方案的试验研究,揭示了虹吸溢洪道的水力特性,并对虹吸溢洪道体型设计方法进行分析和探讨。     

桃林口水库底孔水流空化特性研究

通过对桃林口水库底孔水流的空化特性试验研究表明，无论高水位还是低水位泄流，短有压进口段及门槽部位均未产生空化水流。虽然明流段的最大流速达 39.47 m/s，但水流的空化仍仅属初生空化，可采用提高混凝土强度和控制过流面平整度的措施防止空蚀破坏。     

斜轴变桨轴流泵空化特性试验

为研究单机流量为50m3/s的新型斜轴轴流泵的空化特性,基于轴流泵试验平台,针对斜轴轴流泵开展不同叶片角度条件下的能量特性及内部流动特性分析,总结了该类泵空化现象的发生规律,确定了合理的设计参数与运行参数。结果表明:叶片角度及扬程与水泵空化性能密切相关,在高扬程或超低扬程运行时,水泵空化性能较差,易产生空化;可通过变桨技术,减小水泵叶片角度,从而改善空化性能,获取更优的运行稳定性。