水工建筑物初生空化数及其比尺效应研究进展

水工建筑物结构水力设计中通常涉及防空蚀设计,一般规定水流空化数σi<0.3的区域或者流速大于15 m/s的部位要进行防空蚀设计.水工建筑物不同部位结构,初生空化数不同,该值的分析一方面通过理论计算,另一方面则是通过减压模型试验,试验不可避免地存在比尺效应.对目前国内外初生空化数的计算公式加以总结,指出不同公式的优缺点及...     

叶片安装角对轴流泵空化性能的影响

以TZX700型轴流泵为研究对象,采用商业软件ANSYS CFX17.0对轴流泵全流道进行三维数值计算研究,并对该轴流泵在闭式实验台上进行了外特性实验,实验结果和数值计算结果相吻合。针对该轴流泵在设计工况下提出4种叶片安装角方案,分析轴流泵内部的空化性能随叶片安装角的变化规律。结果表明,该轴流泵在叶片安装角为+4°、+2°、0°和-2°时的临界空化余量分别为7.79 m、6.77 m、6.45 m和5.94 m;空化首先发生在靠近叶片进口边的叶顶处,随着进口压力的降低,空化区域进一步向出口边和叶根处发展;该轴流泵随着叶片安装角的减小,叶片表面的空化面积逐渐减小,且每个叶片表面的空化区域分布规律一致,但其空化面积不同,存在一定的非对称性。     

横向水流作用下圆孔通气流场数值模拟

横向水流作用下圆孔通气流场在船舶、化工及水中兵器等领域广泛出现,影响流场流动状态的因素包括但不限于横向水流速度、通气流量、通气孔直径、表面张力、重力、气体可压缩性和通气方向。该文基于有限体积方法,结合VOF界面捕捉方法与大涡模拟(LES)方法,采用商用工程软件(FLUENT),建立了横向水流作用下圆孔通气多相非定常流场的数值模拟方法,并且分析了不同的横向水流速度和通气流量时气泡参数变化规律,以及通气泡的断裂频率,分析得到拟合关系式。     

表面织构形貌参数影响润滑性能的三维CFD分析

为研究在流体润滑条件下,表面微织构形貌参数对润滑性能的影响,建立考虑空化效应的单织构三维计算模型。用CFD方法模拟织构在不同深度、面积密度和表面形状条件下,油膜承载力、摩擦因数和压力分布的变化情况。结果表明:随着织构深度(面积密度)的增加,油膜的承载力先增大后减小,摩擦因数先减小后增大,即织构存在最优的深度和面积密度使得流体动压润滑性能最优;随着上壁面滑移速度的增大,织构的最优深度有减小的趋势,而最优面积密度趋于稳定;设计具有汇流作用的织构表面形状可以提高油膜的承载力,且速度越大,改善润滑的效果越明显。     

基于动网格的调节阀空化流场数值模拟研究

利用动网格技术,对单座调节阀阀内压力场、速度场和空化区域进行研究.结果表明:在阀门关闭过程中,阀芯边缘与阀口内壁之间的间隙易出现负压区,随着阀门开度减小,负压区呈先增大后减小的趋势;随着阀门开度的减小并在流体粘性阻力的作用下,通过阀口处的流体速度呈先增大后减小的趋势;在大开度时,下游壁面附近回流区易发生相变进而出现空化...     

通气空泡发展过程及其水动力影响

在水洞中对通气空泡发展过程及其对水动力影响开展了系列实验研究,发现通气空泡发展经过局部空泡和超空泡两个阶段,回注射流在局部空泡和超空泡阶段的表现形式不同,对空泡形态的影响也不同,根据空泡形态的显著变化可以得到局部空泡过渡到超空泡的转变判据.空泡数和模型阻力在局部空泡阶段随通气率的增加而减小;在过渡阶段随通气率的微小增加而迅速减小;在超空泡阶段随通气率的增加基本保持不变.通气空泡形态不稳定主要表现为空泡振荡和界面波动,此外空泡形态不稳定还会导致模型动力不稳定.文章对于超空泡控制技术的研究具有重要参考价值.     

空化水射流在渐进成形与冲蚀领域的对比分析

目的 将高压水射流渐进成形技术与空化现象相结合,探索一种新的加工形式——空化水射流渐进成形技术,研究不同空化喷嘴内部结构、工作靶距对成形和冲蚀的影响。方法 设计了5种不同内部结构的空化喷嘴,在相同工艺参数和不同靶距的条件下,对厚度为0.5 mm、尺寸为200 mm×200 mm的5052铝合金板以及厚度为10 mm、尺寸为50 mm×50 mm的1060铝合金块进行成形和冲蚀实验,测量样品成形高度和冲蚀损失质量,观察电子显微镜下样品的冲蚀外貌形态。结果 喷嘴内部结构对空化效果有很大影响,有锥形扩散段的喷嘴空化效果更好,作用半径更大。喷嘴的作用区域呈3层圆环状,由许多涡旋组合而成。产生的空泡沿流动方向运动,在靶体附近溃灭,释放冲击力。在成形和冲蚀2种工况下,均存在最佳靶距,且随着靶距的增大,空化水射流的表面形态也发生变化,圆环的第1层直径保持不变,第2层、第3层直径显著增大。结论 空化喷嘴的内部结构和靶距对空化水射流成形和冲蚀的影响较大,在实际生产应用中应根据使用场景、工作范围选择合适的工艺参数,以提高效率。     

混流式水轮机空化声发射信号的混沌特性分析

针对水轮机空化过程中声发射信号表现出的强烈非线性和非平稳性,提出了水轮机空化声发射信号的混沌特性分析方法,研究了混流式水轮机空化声发射信号的混沌特征及其变化规律.基于混流式水轮机模型空化试验采集了不同空化状态下典型测点处的声发射信号,检验其混沌性后进行相空间重构,计算得到重构信号的关联维数和最大Lyapunov指数,分...     

空化对液膜密封流场特性及密封性能的影响

为进一步探索液膜空化对密封性能的影响,以螺旋槽液膜密封为研究对象,基于JFO空化模型及坐标变换建立其数学模型并采用有限体积法离散求解。探讨Reynolds和JFO两空化边界下的密封速度场和流量场分布规律以及空穴压力对密封性能如承载能力和摩擦扭矩等影响。结果表明:空穴区的形成具有动态性,速度矢量在空穴区内部为0,在液膜始破边界和靠近内径处的液膜重生边界上速度矢量朝向空穴区,而在靠近外径处的液膜重生边界上速度矢量远离空穴区;液膜流量场主要集中于槽区内且JFO空化边界下的流量场分布比Reynolds空化边界下值更为密集;空穴压力的增加可提升液膜承载能力但增幅较小,而对摩擦扭矩的影响可忽略不计。     

水射流空化噪声的自适应滤波处理

空化水射流中空泡渍灭会产生空化噪声.空化噪声是一种微弱的随机信号,采集系统自身的噪声对空化噪声有着较强的干扰.采用自适应噪声抵消方法对空化信号进行滤波处理,结果表明该方法具有良好的滤除系统噪声干扰能力,得到了真实的水射流空化噪声信号.