空泡動力學(xué)是研究航運(yùn)工程,水利工程,以及環(huán)境工程等方面的一個(gè)重要問題。水下平板多孔射流產(chǎn)生的空泡受到阻力、壓力、升力等各種力的作用其動力過程比較復(fù)雜,在發(fā)生顯著變形的同時(shí)常伴隨著破裂、融合等現(xiàn)象。本文采用試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法研究了平板下表面多孔射流問題,主要研究工作包括以下幾個(gè)方面:基于通氣循環(huán)水洞建立了平板多孔射流氣液多相流動特性的試驗(yàn)研究方法。設(shè)計(jì)了試驗(yàn)方案,試驗(yàn)?zāi)Ｐ?以及各個(gè)測試系統(tǒng)等。基于Fluent軟件在Euler多相流模型引入Multi fluid VOF模型,湍流模型等基本理論建立了平板多孔射流氣液多相流動特性的數(shù)值模擬方法,并得到了試驗(yàn)驗(yàn)證。開展了水下平板單孔射流氣液多相流動特性的試驗(yàn)及數(shù)值模擬研究。通過試驗(yàn)的方法首先研究了水下平板單孔射流產(chǎn)生的空泡形態(tài),分析了橫流速度和壓比對空泡形態(tài)的影響,得到了影響空泡形態(tài)的無量綱數(shù);其次研究了橫流和壓比對平板單孔流量系數(shù)的影響,分析了影響機(jī)理。通過數(shù)值計(jì)算的方法研究了水下平板單孔射流流場特性,分析了壓力場、速度場和渦量場。發(fā)現(xiàn)在孔中心下方偏迎流測和偏背流測存在壓力峰值,速度峰值出現(xiàn)在孔中心偏向背流測,在剪切力作用下在孔下方形成了雙渦管,并且沿著來流方向,渦量逐漸減小。開展了水下平板多孔射流氣液多相流動特性的試驗(yàn)及數(shù)值模擬研究。通過試驗(yàn)的方法首先研究了水下平板多孔射流產(chǎn)生的空泡形態(tài),分析了單排雙孔和雙排四孔空泡的融合點(diǎn)隨橫流速度和壓比的變化規(guī)律;其次研究了橫流和壓比對均壓單排雙孔和雙排四孔流量系數(shù)影響,發(fā)現(xiàn)單排雙孔流量系數(shù)變化規(guī)律和平板單孔相似,雙排孔壓比較小時(shí)第一排孔的流量系數(shù)小于第二排孔,隨著壓比的增大,第一排孔流流量系數(shù)逐漸大于第二排孔。通過數(shù)值計(jì)算的方法研究了水下平板多孔射流流場特性,分析了壓力場、速度場和渦量場。發(fā)現(xiàn)第一排孔在孔中心下方偏向迎流測和背流測存在壓力峰值,第二排孔在孔中心正下方存在壓力峰值。第一排孔速度峰值出現(xiàn)在孔中心偏向背流測,第二排孔速度峰值基本在孔中心處。前后兩排孔均產(chǎn)生了雙渦管,并且第二排孔產(chǎn)生的渦管大于第一排孔。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O359
【部分圖文】：

第 1 章 緒 論研究背景及意義多孔射流廣泛存在于化工、醫(yī)藥、動力、熱能、船艦、航天下射流過程往往涉及到多個(gè)空泡的碰撞，融合、破碎等復(fù)雜中，研究射流產(chǎn)生空泡的大小及其分布特性可改進(jìn)鼓泡塔、床及氣液反應(yīng)器等設(shè)備。在多相反應(yīng)器中，氣泡的生成與上節(jié)，不僅能在上升過程中充分?jǐn)嚢杷w或顆粒，加劇相間的分接觸從而達(dá)到傳質(zhì)傳熱的目的，提高反應(yīng)器的效率[1]。在工藝中，研究射流產(chǎn)生空泡的破裂和上升有利于加快污染物降處理效率[2]。高速艇水下排氣過程中，大量的水下空泡很可[3]，加快螺旋槳的氣蝕[4]。

圖 1-2 水下航行體發(fā)射圖空泡在粘性液體中受力復(fù)雜，空泡形態(tài)發(fā)生變化的同時(shí)會出現(xiàn)破裂的情其他空泡融合成大空泡。同時(shí)空泡的變形和運(yùn)動對周圍流場也產(chǎn)生影現(xiàn)在空泡運(yùn)動路徑上會產(chǎn)生尾渦[9]。因此空泡在粘性液體中的運(yùn)動是性的動力過程，難以用理論深入分析，用試驗(yàn)的方法和數(shù)值模擬方法運(yùn)動特性可以更深入地了解空泡變形行為及運(yùn)動特性的影響機(jī)制。目前關(guān)于多孔射流研究已經(jīng)取得了很多有價(jià)值的成果，但對橫流作用射流問題研究相對較少，而工業(yè)應(yīng)用中多孔射流環(huán)境比較復(fù)雜，射流受到周圍空泡，橫流作用，以及收到孔型，孔間距等的影響。因此研用下多孔射流氣液多相流動特性，無論是從學(xué)術(shù)角度還是工業(yè)應(yīng)用角及其重要的意義和價(jià)值。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析目前水下氣體射流研究多集中在單孔，和靜止液體中的多孔射流，關(guān)用下單孔或多孔射流的研究較少，而橫流作用下的多孔射流與通氣空

圖 2-1 整體試驗(yàn)方案示意圖2.2.2 試驗(yàn)參數(shù)在水洞開展平板下表面平板多孔射流氣液多相流動特性的試驗(yàn)研究，主要研究了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)（孔徑，孔間距）不同通氣質(zhì)量流量，不同橫流速度，不同壓比等對平板多孔射流氣液多相流動特性的影響。試驗(yàn)參數(shù)如 0 所示。表 2-1 試驗(yàn)參數(shù)表參數(shù) 范圍 說明Di3.6mm，5.9mm 孔直徑Qi2.0x10-4kg/s< Qi<2.0x10-3kg/s 通氣流量U 1ms-1<U <7ms-1橫流速度η 1.00<η<1.25 氣腔內(nèi)壓力和環(huán)境壓力的比值P 101kpa 環(huán)境壓力di4Di孔間距

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2820209