流體的空化現(xiàn)象通常對水力機械產(chǎn)生空蝕破壞效果,水力機械運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加快設備空蝕進程,嚴重縮短其壽命。針對含沙環(huán)境中空蝕作用過程復雜、損傷嚴重的問題,采用可控性好、球對稱性強的激光空化技術可以有效的分析含沙條件下材料表面的空蝕機制。本文以實驗研究為主,構建了激光誘導空化實驗平臺,將實驗平臺與高速攝影技術相結合,研究沙水環(huán)境中無限域及固壁面兩種結構下激光誘導空泡的脈動特性;采用純鋁材料作為沙水環(huán)境激光誘導空化的研究對象,通過表面性能分析材料空蝕效果;在此基礎上研究并獲得了沙水環(huán)境中沙粒及空泡對材料表面空蝕作用機制。主要的研究內容及結果如下:（1）理論分析了空泡的產(chǎn)生機理,并以空泡動力學為基礎,對空泡初生和脈動過程的影響因素進行探究;研究了空泡在固壁面附近脈動時產(chǎn)生沖擊波及微射流的力學效應,同時對兩種損傷機制的作用強度大小進行分析;為空泡的脈動規(guī)律及近壁面條件下空化空蝕的實驗研究提供了理論依據(jù)。（2）采用高速攝影技術獲取了無限域及固壁面兩種結構下空泡脈動序列圖,分析了兩種結構下沙粒對空泡脈動的影響。重點探討了空泡數(shù)量、最大半徑及脈動周期隨激... 

【文章來源】：江蘇大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

激光技術在不同領域的應用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 所示為利用誘導空化的方法對材料表面性能進行提高和改善。激光作用于材料瞬間所等離子體的非線性特性，對構建激光與材料之間相互作用的機理具有重要[7]。除了激光作用于材料介質的研究外，激光對液體介質作用的研究進展要相對滯后一些。當激光作用于液體介質中，激光能量達到一定程度時，密度較高的自由電子，與此同時局部溫度升高，等離子體在高溫下以超音四周擴張，壓縮液體介質以形成空腔，即在液體介質中形成空泡[8]。在壓的作用下，空泡進行向外擴張和向內收縮的往復運動，能量耗盡時，空泡。當激光焦點作用于材料附近時，空泡周圍的壓力由于固壁面的存在而產(chǎn)力差，因此空泡在脈動過程中產(chǎn)生趨于材料表面的運動，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無限域和固壁面兩種結產(chǎn)生的空泡及其脈動過程[10]。與之相對水力空化產(chǎn)生的機理與激光誘導產(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 碩 士 學 位 論 文產(chǎn)生空泡的原理相同。水力空化由于壓力差也會產(chǎn)生大量的空泡群，當其流進入壓力較高區(qū)域時，空泡發(fā)生潰滅作用于材料表面，對材料表面造成效果，進而影響機械的使用壽命[14]。最后，空化不僅會對流體內部及材料影響，而且會對流體的動態(tài)響應特性以及流體內部的穩(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，進而破壞設備管路內部的結構及布因此，如何控制及其減少空化對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 所示為水力機械中的空蝕現(xiàn)象。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]納秒激光誘導空化空泡的作用特性及影響[J]. 佟艷群,黃建宇,吳笑漪,袁壽其,任旭東.  排灌機械工程學報. 2017(12)
[2]眼底激光治療糖尿病視網(wǎng)膜病變的臨床研究[J]. 司長峰,楊達珍,王佳,項燕,張萬峰.  臨床眼科雜志. 2016(05)
[3]樣品的激光誘導擊穿光譜及譜線的自吸收現(xiàn)象[J]. 張貴銀,季慧,靳一東.  光譜學與光譜分析. 2014(12)
[4]激光與物質相互作用的研究進展[J]. 黃慶舉.  科技創(chuàng)新與應用. 2014(18)
[5]顆粒對離心泵過流部件磨損的影響[J]. 趙以奎,許建強.  石油化工腐蝕與防護. 2014(03)
[6]關注激光技術的一些發(fā)展和應用[J]. 張波,劉琴,劉春雷,向平.  激光雜志. 2014(03)
[7]激光誘導單空泡潰滅噪聲頻譜特性研究[J]. 張婷婷,曹國翔,王彥佼,夏婷婷,蔡強,王攀達,李貝貝,劉秀梅.  激光與光電子學進展. 2014(03)
[8]基于CFD數(shù)值模擬的復合葉輪核主泵壓力脈動特性研究[J]. 王秀禮,袁壽其,朱榮生,付強,王建國.  原子能科學技術. 2014(01)
[9]激光誘導空泡技術研究和應用新進展[J]. 謝小柱,苑學瑞,陳蔚芳,魏昕,胡偉,胡滿鳳,高勛銀.  激光與光電子學進展. 2013(08)
[10]固體顆粒對超聲空化場的影響[J]. 劉麗艷,聞精精,楊洋,譚蔚.  化學工業(yè)與工程. 2013(01)

博士論文
[1]強脈沖激光等離子體和聲致發(fā)光單氣泡的某些理論問題研究[D]. 馬瑾怡.上海大學 2003

碩士論文
[1]基于激光空化強化提升鑄鐵材料抗空蝕性能研究[D]. 何浩.江蘇大學 2017
[2]2A02鋁合金的激光空化強化機理與羥自由基影響實驗研究[D]. 王德順.江蘇大學 2016
[3]超聲空化與固體顆粒交互作用機理[D]. 欒振威.天津大學 2015



本文編號：3125021