本文關(guān)鍵詞：2A02鋁合金近壁面激光空泡潰滅特性及作用機(jī)理研究

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【摘要】：空蝕和空化是發(fā)生在水利機(jī)械的一種無(wú)法避免的現(xiàn)象,危害極大。近年來(lái),科學(xué)家開始探索利用空泡潰滅的極限條件進(jìn)行空化強(qiáng)化方面的研究,轉(zhuǎn)換思路,將破壞力轉(zhuǎn)換為加工工具。由于激光空泡因?yàn)榫哂辛己玫膶?duì)稱性、可操控性,逐漸成為研究空泡射流和沖擊波的重要手段,本文以激光空化泡為研究對(duì)象,研究激光空化強(qiáng)化機(jī)理.利用仿真計(jì)算與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,重點(diǎn)研究了激光空化對(duì)于2A02鋁合金靶材的作用效果,分析不同條件下,包含液體、泡壁距離以及激光能量等不同參數(shù),對(duì)比激光空化對(duì)于靶材作用效果的差異,研究空泡潰滅射流和沖擊波壓力的作用機(jī)制,驗(yàn)證激光空化強(qiáng)化的可行性,并得到合理的激光空化強(qiáng)化工藝參數(shù),使激光空化強(qiáng)化技術(shù)真正有實(shí)用價(jià)值。具體的研究?jī)?nèi)容與結(jié)果如下:(1)在FLUENT中建立近壁面激光空泡的模型,采用VOF多相流模型結(jié)合空化模型,利用Navier-Stokes方程和激光熱效應(yīng)方程將激光能量合理轉(zhuǎn)化為FLUENT參數(shù),數(shù)值模擬了不同液體及不同無(wú)量綱常數(shù)?下中空泡的潰滅特征,結(jié)果表明:無(wú)量綱常數(shù)?在過大(?=2)和過小(?=0.4)時(shí),空泡潰滅時(shí)表面均不易形成凹坑,只有當(dāng)?=1.2時(shí),空泡表面發(fā)生明顯的凹陷。同時(shí)液體的粘度有利于維持空泡壁的穩(wěn)定,而液體的表面張力和飽和蒸氣壓對(duì)于整個(gè)空泡潰滅特征沒有明顯的影響。(2)通過數(shù)值模擬不同液體及不同無(wú)量綱常數(shù)?下空泡潰滅的射流速度,分析出造成空泡射流速度差異的原因;利用水錘公式計(jì)算由空泡射流產(chǎn)生的射流沖擊壓力,并將所得到的射流沖擊壓力與2A02鋁合金的屈服強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)射流沖擊壓力不足以對(duì)材料表面產(chǎn)生破壞,驗(yàn)證了射流壓力對(duì)于靶材表面強(qiáng)化改性的可行性。(3)選擇2A02鋁合金作為實(shí)驗(yàn)靶材,利用激光在水、乙醇、硅油三種不同液體中的靶材附近產(chǎn)生空泡,借助高速攝像機(jī)拍攝激光空泡在靶材壁面的整個(gè)脈動(dòng)過程,并將仿真得到的空泡脈動(dòng)過程與拍攝結(jié)果對(duì)比,驗(yàn)證仿真模擬的正確性;對(duì)比不同液體及泡壁距離H下靶材的表面形貌,分析了空泡潰滅時(shí)的射流和沖擊波對(duì)于靶材表面的作用機(jī)制及改善效果;同時(shí)在實(shí)驗(yàn)中改變激光的能量和空泡與靶材壁面的距離,進(jìn)一步討論了不同的激光能量和泡壁距離H對(duì)于靶材表面殘余應(yīng)力的影響,結(jié)果表明激光能量越大,靶材表面的殘余壓應(yīng)力越大,而隨著H的增大,靶材表面的殘余應(yīng)力值先增大后減小;對(duì)比三種液體中靶材殘余應(yīng)力的大小,可知三種液體中的殘余應(yīng)力均為殘余壓應(yīng)力,表明激光空化作用對(duì)于靶材表面性能有一定的提升,并將實(shí)驗(yàn)得到的殘余應(yīng)力值與仿真得到的射流壓力進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)兩者的趨勢(shì)基本一致,驗(yàn)證了仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG146.21;TN249

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1 汪鴻振,陳光冶;單空泡潰滅模擬實(shí)驗(yàn)[J];聲學(xué)技術(shù);1991年01期

2 黃繼湯,李靖;含沙靜止液體中人工放電雙空泡潰滅的運(yùn)動(dòng)形態(tài)[J];水利學(xué)報(bào);1992年07期

3 李貝貝;張宏超;韓冰;陳軍;倪曉武;陸建;;圓錐邊界附近激光空泡潰滅行為的研究[J];物理學(xué)報(bào);2012年17期

4 黃建波,李士豪,倪漢根;摻氣對(duì)空泡潰滅壓力的影響[J];水利學(xué)報(bào);1985年04期

5 陸力,許協(xié)慶;固液兩相流體中剛性平面邊壁附近的空泡潰滅計(jì)算[J];水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展(A輯);1990年04期

6 陸力,黃繼湯,許協(xié)慶;固液兩相流體中的空泡潰滅計(jì)算[J];力學(xué)學(xué)報(bào);1991年01期

7 陸力;液流中邊壁附近的空泡潰滅研究[J];水利學(xué)報(bào);1992年03期

8 黃繼湯,李靖;含沙靜止液體中雙空泡潰滅時(shí)的動(dòng)力特性[J];水利學(xué)報(bào);1993年02期

9 鄧圓;金韜;池灝;周金海;;激光空泡潰滅及其產(chǎn)生的聲波[J];強(qiáng)激光與粒子束;2013年11期

10 趙瑞;梁忠誠(chéng);徐榮青;陸建;倪曉武;;固壁面附近空泡潰滅研究[J];南京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年01期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 魯傳敬;李杰;;水下航行體出水空泡潰滅過程及其特性研究[A];第十一屆全國(guó)水動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議暨第二十四屆全國(guó)水動(dòng)力學(xué)研討會(huì)并周培源誕辰110周年紀(jì)念大會(huì)文集（上冊(cè)）[C];2012年

2 趙瑞;徐榮青;楊波;沈中華;陸建;倪曉武;;空泡潰滅及空化噪聲研究[A];江蘇、山東、河南、江西、黑龍江五省光學(xué)（激光）聯(lián)合學(xué)術(shù)'05年會(huì)論文集[C];2005年

3 陳瑛;魯傳敬;陳鑫;李杰;曹嘉怡;宮兆新;;航行體帶攻角減速運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)空泡潰滅壓力的數(shù)值模擬研究[A];第十三屆全國(guó)水動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議暨第二十六屆全國(guó)水動(dòng)力學(xué)研討會(huì)論文集——F船舶與海洋工程流體力學(xué)[C];2014年

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1 陳笑;高功率激光與水下物質(zhì)相互作用過程與機(jī)理研究[D];南京理工大學(xué);2004年

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1 王春;煙氣脫硫系統(tǒng)循環(huán)泵的氣蝕機(jī)理及防治措施[D];重慶大學(xué);2015年

2 吳坤;2A02鋁合金近壁面激光空泡潰滅特性及作用機(jī)理研究[D];江蘇大學(xué);2016年

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本文編號(hào)：1174063