發(fā)布時(shí)間：2021-04-08 06:18

　　流體的空化現(xiàn)象通常對(duì)水力機(jī)械產(chǎn)生空蝕破壞效果,水力機(jī)械運(yùn)行工況一般為泥沙環(huán)境,此環(huán)境下顆粒沖擊侵蝕和空化空蝕綜合作用會(huì)加快設(shè)備空蝕進(jìn)程,嚴(yán)重縮短其壽命。針對(duì)含沙環(huán)境中空蝕作用過程復(fù)雜、損傷嚴(yán)重的問題,采用可控性好、球?qū)ΨQ性強(qiáng)的激光空化技術(shù)可以有效的分析含沙條件下材料表面的空蝕機(jī)制。本文以實(shí)驗(yàn)研究為主,構(gòu)建了激光誘導(dǎo)空化實(shí)驗(yàn)平臺(tái),將實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與高速攝影技術(shù)相結(jié)合,研究沙水環(huán)境中無限域及固壁面兩種結(jié)構(gòu)下激光誘導(dǎo)空泡的脈動(dòng)特性;采用純鋁材料作為沙水環(huán)境激光誘導(dǎo)空化的研究對(duì)象,通過表面性能分析材料空蝕效果;在此基礎(chǔ)上研究并獲得了沙水環(huán)境中沙粒及空泡對(duì)材料表面空蝕作用機(jī)制。主要的研究內(nèi)容及結(jié)果如下:（1）理論分析了空泡的產(chǎn)生機(jī)理,并以空泡動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ),對(duì)空泡初生和脈動(dòng)過程的影響因素進(jìn)行探究;研究了空泡在固壁面附近脈動(dòng)時(shí)產(chǎn)生沖擊波及微射流的力學(xué)效應(yīng),同時(shí)對(duì)兩種損傷機(jī)制的作用強(qiáng)度大小進(jìn)行分析;為空泡的脈動(dòng)規(guī)律及近壁面條件下空化空蝕的實(shí)驗(yàn)研究提供了理論依據(jù)。（2）采用高速攝影技術(shù)獲取了無限域及固壁面兩種結(jié)構(gòu)下空泡脈動(dòng)序列圖,分析了兩種結(jié)構(gòu)下沙粒對(duì)空泡脈動(dòng)的影響。重點(diǎn)探討了空泡數(shù)量、最大半徑及脈動(dòng)周期隨激... 

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

激光技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用Fig.1.1Applicationoflasertechnologyindifferentfields除了上述一些傳統(tǒng)的激光加工方法之外，激光與不同物質(zhì)和材料之間的相

用于材料表面性能改性及破壞具有重要的工業(yè)意義，如圖 1.2 所示為利用誘導(dǎo)空化的方法對(duì)材料表面性能進(jìn)行提高和改善。激光作用于材料瞬間所等離子體的非線性特性，對(duì)構(gòu)建激光與材料之間相互作用的機(jī)理具有重要[7]。除了激光作用于材料介質(zhì)的研究外，激光對(duì)液體介質(zhì)作用的研究進(jìn)展要相對(duì)滯后一些。當(dāng)激光作用于液體介質(zhì)中，激光能量達(dá)到一定程度時(shí)，密度較高的自由電子，與此同時(shí)局部溫度升高，等離子體在高溫下以超音四周擴(kuò)張，壓縮液體介質(zhì)以形成空腔，即在液體介質(zhì)中形成空泡[8]。在壓的作用下，空泡進(jìn)行向外擴(kuò)張和向內(nèi)收縮的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，能量耗盡時(shí)，空泡。當(dāng)激光焦點(diǎn)作用于材料附近時(shí)，空泡周圍的壓力由于固壁面的存在而產(chǎn)力差，因此空泡在脈動(dòng)過程中產(chǎn)生趨于材料表面的運(yùn)動(dòng)，最終空泡潰滅并垂直于固壁面的微射流[9]。上述為激光在液體介質(zhì)無限域和固壁面兩種結(jié)產(chǎn)生的空泡及其脈動(dòng)過程[10]。與之相對(duì)水力空化產(chǎn)生的機(jī)理與激光誘導(dǎo)產(chǎn)泡的因素并不一致，但其空化產(chǎn)生原因都是局部壓力的降低。

江 蘇 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文產(chǎn)生空泡的原理相同。水力空化由于壓力差也會(huì)產(chǎn)生大量的空泡群，當(dāng)其流進(jìn)入壓力較高區(qū)域時(shí)，空泡發(fā)生潰滅作用于材料表面，對(duì)材料表面造成效果，進(jìn)而影響機(jī)械的使用壽命[14]。最后，空化不僅會(huì)對(duì)流體內(nèi)部及材料影響，而且會(huì)對(duì)流體的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性以及流體內(nèi)部的穩(wěn)定性產(chǎn)生干擾，誘量和壓力的振蕩以及空化喘振的現(xiàn)象，進(jìn)而破壞設(shè)備管路內(nèi)部的結(jié)構(gòu)及布因此，如何控制及其減少空化對(duì)材料表面空蝕破壞效果是空化研究中最大戰(zhàn)和問題[15]。如圖 1.3 所示為水力機(jī)械中的空蝕現(xiàn)象。

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
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