【摘要】：汽蝕是影響水力機械性能和壽命的重要因素,文氏管是液體火箭發(fā)動機中的重要部件,隨著我國以液氫液氧為推進劑的大火箭的發(fā)展,文氏管汽蝕問題也成為發(fā)動機設(shè)計中亟需解決的關(guān)鍵問題。液氧、液氫、液氮等低溫流體物性特殊,汽蝕發(fā)生時伴隨著明顯的熱力學(xué)效應(yīng),適用于常溫流體汽蝕的數(shù)值模型已不再適用于低溫流體,為了完善低溫流體汽蝕數(shù)值模型,必須對低溫流體進行專門研究。本文設(shè)計了國內(nèi)文獻報道的首臺低溫流體汽蝕可視化試驗裝置,可視化段文氏管采用透明的有機玻璃制作,文氏管上布置有溫度和壓力傳感器�？梢暬尾捎昧说蜏刈悦芊饧夹g(shù),實現(xiàn)了非金屬管道和金屬管道在低溫下的密封。該裝置運行穩(wěn)定,利用高速攝像機拍攝了汽蝕發(fā)生過程,記錄了汽蝕區(qū)溫度、壓力和流量數(shù)據(jù)。實驗發(fā)現(xiàn)文氏管液氮汽蝕存在兩種典型流態(tài),即汽蝕區(qū)連續(xù)流模式和間歇流模式。分析了間歇流模式下汽蝕云團周期性脫落的特性,闡述了聲速在壓力和流量周期性波動的影響作用。利用FFT方法分析了汽蝕區(qū)的壓力數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)間歇流狀態(tài)下在一定范圍內(nèi)汽蝕云團的脫落頻率、汽蝕長度和壓力振幅隨入口壓比的增加而增加,汽蝕區(qū)壓力的周期性變化導(dǎo)致出口壓力和流量的周期性波動。實驗發(fā)現(xiàn)隨著壓比的增加,斯托羅哈數(shù)的變化不大,且在高壓比時變化范圍更小。分析了熱效應(yīng)在汽蝕中的影響,指出低溫流體中汽蝕熱效應(yīng)有助于減小汽蝕的危害。分析了初生汽蝕特性,給出了汽蝕發(fā)生的臨界壓比。本文研究對數(shù)值模型改進有重要意義,文章最后指出了下一步研究方向。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V434

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本文編號：2570192