通气超空泡形态及其稳定性实验研究

通过在水洞中开展的系列实验对通气超空泡形态及其稳定性进行了研究．研究表明,重力对通气过程和关气过程所形成的通气超空泡影响不同,但超空泡轴线变形量都以非线性方式增长．当重力影响较小时,在相同空泡数下,通气超空泡与自然超空泡在形状和尺度上基本相似,并且两者的长细比都随着空泡数的增大而减小．通气超空泡形态不稳定主要有3种表现形式：气泡振荡、空泡界面波动以及空泡界面扭动,它们特点各异,对空泡产生的影响也不同．     

通气超空泡临界通气率的水洞试验分析

形成通气超空泡所需的通气量是设计试验的一个重要参数,适当的通气量才能形成形态可控且减阻的理想超空泡.表征通气量的无量纲参数是通气率,形成超空泡的最小通气率称为临界通气率.在可连续通气水洞中对航行体缩比模型进行了通气超空泡试验,通过改变水洞工作段的来流速度和压力、模型比例和空化器等因素,获得了一系列不同形态的通气超空泡,分析了影响通气超空泡临界通气率的因素.     

头形对细长体超空泡生成与外形影响的实验研究

在水洞中对具有非流线形头形的轴对称细长体模型进行了空泡系列实验研究。发现了非流线形头形细长体的空化起始仅决定于空化数，并在一定的空化数下具有稳定的起始位置、脱体角和空化区域；圆锥系列头形(包括圃盘与不同直径系列)细长体可以生成3种稳定的空泡基本形态：局部附体空泡、模型体尾部闭合超空泡和模型体尾部之后闭合超空泡，超空泡的基本外形为椭球体；圆锥系列头形生成的超空泡，在相同空化数下，超空泡的相对长度与长细比均随着锥顶角或直径的增大而增大；在相同的空泡相对长度或长细比下，随着锥顶角或直径的增大，对应的空化数也增大；具有攻角的头形，改变了空泡的脱体角，使超空泡出现了一定程度的不对称性，但并不改变超空泡的基本形态。     

重力场对通气超空泡影响的数值模拟研究

基于混合网格,运用N-S方程及k-ε湍流模型对均质流域求解,应用空泡多相流模型模拟重力场中三维三相通气超空泡流问题.将模拟结果与实验结果相比较,二者近似.此外,利用文献中由实验验证的经验公式对比仿真结果,二者变化规律一致,平均误差小于11%,平均值实验标准差置信概率为89.15%.     

通气量突变对通气超空泡形态影响的试验研究

为研究通气流量突变对超空泡形态的影响,在高速水洞实验室进行了系列通气超空泡生成、维持和通气流量突变对空泡形态的试验研究。结果表明:①生成超空泡的通气流量与维持相应空泡形态的通气流量相差很大,此次研究所用模型生成空泡所需最小通气量是维持空泡所需最小通气量的2.616倍左右。②超空泡生成后,通气流量的突变对空泡形态、泄气方式和稳定性均有重要影响。文章研究结论可为进一步研究超空化的工程应用提供参考。     

重力场对轴对称体稳定空泡形态影响的实验研究

水下超空泡航行嚣的空泡几何形状对航行嚣的受力状态与航行性能关系重大，在水洞模型超空泡实验中发现重力场是影响空泡几何形状的主要原因之一．该问题此前虽有文献挺及，但未见有具体阐述。为此专门开展了在不同佛汝德数下对不同头型的轴对称体模型空泡几何特性的实验研究。实验中获得了大量变形空泡的录像，并对空泡的外形进行了定量处理，对实验结果进行了定性与定量分析，获得了重力场对轴对称体空泡几何形状影响的规律性结果．同时对重力场影响空泡形变的机理作了探讨分析。     

航行体云状空泡稳定性通气控制

为研究水下航行体云状空泡稳定性,通过水洞实验对水下航行体模型云状空泡进行了实验研究,对比分析了不同空化数对水下航行体通气空泡稳定性的影响,分别分析了不同空化数下通气空泡发展、断裂和脱落等准周期性波动特性以及脱落速度和空泡发展对表面压力的影响,得到了通气对流动控制效果和局部不稳定性机理.结果表明:在通气作用下空泡内的透明部分逐渐增大,在逆压梯度的作用下,回射流形成并向航行体前部运动,空泡前部由透明逐渐变为浑浊,当回射流到达空泡前段,空泡表面出现波动,在回射流的作用下空泡以涡团形式发生脱落,航行体模型肩部通气空泡的发展和脱落随着空化数的控制而呈现明显的不同;当空化数较大时,空泡发生断裂、脱落两个过程;当通气量增大空化数减小后,空泡呈现断裂、融合、脱落3个过程,此时空泡呈现稳定发展的特性;空泡平均脱落速度随着空化数的减小而减小;实验结果也表明了不同时刻航行体表面压力脉动情况,空泡闭合位置存在压力峰值,航行体表面压力随着空泡的脱落出现波动.     

超空泡航行体前部线型对空泡生成速度影响实验研究

基于航行体超空泡理论和格兰威尔线型设计方法,设计了3种具有不同前部线型的航行体模型。并针对所设计的3种模型和具有锥形前部外型的航行体模型在西北工业大学水洞进行了超空泡生成速度的实验研究。结果表明:①航行体前部线型对超空泡生成速度的影响程度与航行体的轴向压力分布和斜率分布有关,模型表面的压力和斜率轴向分布曲线越平坦或变化率越小,越有利于提高航行体超空泡生成速度;②航行体超空泡生成速度与通气流量有关,增大通气流量可以减小航行体超空泡生成时间。文中结果为提高航行体超空泡生成速度提供一条技术途径和研究方法。     

水下超空泡航行体流体动力设计原理研究

在对航行体超空泡生成、流型和稳定性水洞模型实验研究的基础上，从航行体运动力学原理出发，研究了超空泡航行体流体动力设计需要解决运动平衡、稳定性与可控制等基本问题．给出了超空泡航行体流体动力设计原理、方法与实现途径；并提出了一种流体动力设计原理方案，设计加工了实验模型，在水洞中进行了验证实验。实验获得的航行体超空泡流型照片和流体动力曲线表明提出的超空泡航行体流体动力设计原理是正确的，方法是可行的。     

通气空泡最小空化数影响因素数值研究

为了揭示重力效应及水洞阻塞效应对最小通气空化数的影响,本文基于两流体多相流模型和SST (Shear Stress Transport)湍流模型,考虑了水气两相间的相互作用,建立了通气空泡流三维数值仿真模型．对比研究了无界流场和水洞流场中最小通气空化数与其影响因素之间的关系．研究结果表明无界流场中的最小通气空化数随弗劳德数的增加而减小,两者呈幂函数关系;在水洞中,相同的弗劳德数条件下最小空化数随着阻塞比的增加而增加．在相同的弗劳德数区间内,最小空化数的变化幅度随阻塞比的增加而减小．     

有折流挡板流化床的夹带速率研究

本实验在Φ0.5m有机玻璃柱中进行。研究了当内部构件分别设在稀相区和浓相区时,夹带速率的轴向分布随表观气速、自由空域内的高度及内部构件的类型、尺寸、放置位置的变化规律。实验结果表明,在该实验条件下的流化床输送中,稀相区内部构件的影响比在浓相区内部构件的影响更明显。     

雾沫夹带及沟流对塔板效率的影响

依据液体二维不均匀流动、二维涡流扩散模型，提出一个雾沫夹带及沟流对塔板上液体分布影响的数学模型，得到该条件下的塔板效率计算公式．讨论雾沫夹带及沟流对塔板效率的影响，结果表明雾沫夹带及沟流的存在使塔板效率降低。     

油藏改建储气库注采速度敏感性实验研究

针对长岩芯试验研究注采速度敏感性中存在的可重复性差、围压与系统压力高、误差较大、注入速度与实际地层气水界面运动速度偏大等问题,提出了采用短岩芯进行物理实验的研究方案与技术思路,完成了注气速度敏感性实验和采气速度敏感性实验,取得了油藏改建成储气库时有关注气速度与库容能力、采气速度与水驱气效率的一般性认识.对我国的能源战略规划、西气东输工程等具有重大意义.     

钻孔透水率与气体渗透率对应关系试验

为探索采用气体渗透率k值评判地层漏失特性的可行性,对某岩石断面侧壁8组25个钻孔开展了原位气体渗透率检测与钻孔压水试验。对钻孔压水实验结果与气体渗透率检测结果开展了对比研究。结果表明,钻孔中透水率q<5Lu,对应气检渗透率k一般在10-14 m2量级或更低;钻孔中透水率q在8～35Lu,对应气检渗透率k在10-13 m2或10-12 m2量级。     

固溶温度对Cu-18Al-10Mn合金相变温度和形状记忆性能的影响

对不同固溶温度对Cu-18Al-10Mn形状记忆合金的记忆性能和马氏体转变温度的影响进行研究.结果表明,在650 ℃至900 ℃范围内,经淬火加沸水时效,合金的形状回复率随着固溶温度的升高而升高,在850 ℃左右达到最大值,并趋于平缓.随着固溶温度的升高,合金的马氏体转变温度提高.     

修正B-Y机械钻速预测模型在气体钻井中的应用

目前在已建立的钻压、转速、排量等钻井参数与机械钻速的关系模型中,最具代表性的为Bourgoyne和Young利用多元回归方法建立的各种钻井参数与机械钻速之间的关系模型。将Bourgoyne和Young的机械钻速预测模型应用于气体钻井中,并结合元坝103井的实钻资料进行分析,得到了气体钻井条件下机械钻速的预测模型。     

堆积体作用下水流水力特性变化试验研究（研究生论坛）

河道中存在堆积体时,水流水力特性将会改变。为分析堆积体不同阻水作用下的作用机理,本文进行了水槽试验。通过对床面比降、堆积体尺度和上游来流条件的控制,研究了不同堆积体尺度条件下的水位变化,分析了堆积体对附加比降的影响,探讨了堆积体附近水流流态的变化规律。结果表明：河道比降相同时,流量越小、堆积体尺度越大,壅水高度和影响范围越大。其它条件相同时,随着河道比降的增大,水流从缓流向急流发展,附加比降值随堆积体尺度的增大而增大;但达到急流条件后,水面附加比降随堆积体尺度增大反而有减小的趋势。