水力機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)行過程中都不可避免的碰到空化問題�？栈^程的危害主要體現(xiàn)在三個(gè)方面:一是空化會(huì)導(dǎo)致水力機(jī)械水力性能的嚴(yán)重惡化;二是固體壁面脫落的空泡由于慣性發(fā)展在下游高壓區(qū)的破裂,在近壁面破裂的空泡會(huì)造成材料表面的破壞即空蝕。同時(shí),與空化破壞相伴隨的,還有振動(dòng)與噪聲等問題;三是空化會(huì)影響流動(dòng)的非定常特性或者動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。對動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性的改變會(huì)使流動(dòng)出現(xiàn)不穩(wěn)定性,由空化導(dǎo)致的不穩(wěn)定性包括旋轉(zhuǎn)空化和空化喘振等。這些不穩(wěn)定性會(huì)導(dǎo)致全局流量與壓力的大幅振蕩,從而引起非定常的轉(zhuǎn)子動(dòng)力特性進(jìn)而導(dǎo)致水力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)破壞。目前關(guān)于水力機(jī)械中非定常流動(dòng)不穩(wěn)定性的研究處于起步階段,由空化導(dǎo)致的流動(dòng)不穩(wěn)定性的研究屬于水力機(jī)械領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)問題。要完全消除空化流動(dòng)不穩(wěn)定性帶來的危害在工程領(lǐng)域幾乎是不可能的。因此,對空化危害的研究方向已經(jīng)調(diào)整為降低與抑制空化不穩(wěn)定性帶來的負(fù)面作用即空化的控制。目前針對水力機(jī)械空化抑制有調(diào)整管路布置、安裝非對稱干擾板、安裝周向槽和補(bǔ)氣等手段,這些方法對特定的空化不穩(wěn)定性有一定的抑制作用,但空化不穩(wěn)定性并未被完全抑制且其抑制機(jī)理也不完全清楚。因此,探索和發(fā)現(xiàn)具有實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：143 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

空化形態(tài)(Franc,etal.1995)

圖 1.3 側(cè)向射流(Foeth, et al. 2008)近年來，國內(nèi)也對空化流動(dòng)展開了廣泛而深入的研究工作，如清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、北京理工大學(xué)、702所等單位。北京理工大學(xué)王國玉對水翼空化流動(dòng)做了大量深入的工作。Wang等[77]采用實(shí)驗(yàn)方法研究了水翼周圍的附著空化湍流場的動(dòng)態(tài)特性，結(jié)果表明云狀空化下脫落的大尺度渦結(jié)構(gòu)和回射流密切相關(guān)。張博等[78]對Clark-Y水翼進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與數(shù)值研究，發(fā)現(xiàn)回射流產(chǎn)生的主要原因是云空化尾部大規(guī)模的漩渦運(yùn)動(dòng)引起的近壁處形成的逆壓梯度。張博等[79]采用試驗(yàn)的方法研究繞水翼空化流動(dòng)的非定常流體動(dòng)力特性，基于高速攝影手段和對升力系數(shù)的頻譜分析，發(fā)現(xiàn)空穴形態(tài)及其對應(yīng)的動(dòng)力特性隨時(shí)間的變化過程隨空化數(shù)與攻角比值的不同對應(yīng)兩種不同的模式。趙宇等[80]采用渦動(dòng)力學(xué)方法對水翼非定常流動(dòng)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)附著空穴尾緣附近速度梯度的非定常變化是導(dǎo)致渦量產(chǎn)生和消失的主要因素，并發(fā)現(xiàn)該速度梯度的變化是由反向射流導(dǎo)致的。趙宇等[81]基于拉格朗日方法研究了非定常云狀空化流動(dòng)，采用粒子追蹤方法研究了反向射流及附著空穴的內(nèi)部漩渦結(jié)構(gòu)。拉格朗日擬序結(jié)構(gòu)(Lagrangian Coherent Structures, LCS)在空化流動(dòng)的研究中受到越來越多的重視。如圖1.4是在水翼尾緣和前緣布置追蹤粒

朗日方法研究了非定常云狀空化流動(dòng)，采用粒子追蹤方法研究了反向射流及附著空穴的內(nèi)部漩渦結(jié)構(gòu)。拉格朗日擬序結(jié)構(gòu)(Lagrangian Coherent Structures, LCS)在空化流動(dòng)的研究中受到越來越多的重視。如圖1.4是在水翼尾緣和前緣布置追蹤粒子的運(yùn)動(dòng)歷程，粒子追蹤方法可以較好地反映空穴的初生-發(fā)展-脫落-再生的歷程以及空穴內(nèi)部渦結(jié)構(gòu)之間的相互作用、與主流的卷吸歷程。圖 1.4 云空化拉格朗日擬序結(jié)構(gòu)(趙宇等, 2015)Peng等[82]采用數(shù)值與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式研究了水翼表面的云空化的發(fā)展歷程，指出了尾緣的逆壓梯度驅(qū)使產(chǎn)生的回射流和側(cè)向射流是使空泡脫落的主因，脫落空泡與流動(dòng)相互作用而形成了U形空泡結(jié)構(gòu)。Ji等[83]采用大渦模擬和理論分析方法研究了NACA66水翼表面發(fā)生云空化時(shí)的瞬態(tài)渦演化過程，附著空化發(fā)展至片狀空化后會(huì)使水翼表面的邊界層變厚，空泡脫落過程對下游渦的發(fā)展有重要影響，驗(yàn)證了一元理論關(guān)于空化系統(tǒng)不穩(wěn)定性結(jié)論即水翼表面壓力脈動(dòng)與空泡體積加速度成正比。Ji等[84]基于大渦模擬方法研究了水翼尾流大尺度渦結(jié)構(gòu)與湍流的相互作用過程，采用Q準(zhǔn)側(cè)的研究表明大尺度渦隨主流卷吸至下游，空化發(fā)展程度與

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[4]離心泵葉片前緣空化非定常流動(dòng)機(jī)理及動(dòng)力學(xué)特性研究[D]. 李曉俊.江蘇大學(xué) 2013
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本文編號：3589944