發(fā)布時(shí)間：2021-07-17 15:03

　　非定常的空化現(xiàn)象涉及到汽液兩相工質(zhì)的質(zhì)量傳遞、大尺度湍流脈動(dòng),以及空化區(qū)域的可壓縮性,包含了空穴初生、發(fā)展、斷裂、脫落和最終的潰滅,是一種復(fù)雜的非定常運(yùn)動(dòng)。因此,涉及到核電站、船舶推進(jìn)、高速水中兵器、水電站等多個(gè)領(lǐng)域安全穩(wěn)定運(yùn)行的空化研究受到極大關(guān)注。而如何削弱空化的發(fā)展,進(jìn)而抑制空穴的脫落,一直以來(lái)是水力機(jī)械研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)課題。本文以延緩和抑制空化發(fā)展及空穴脫落,提高水力部件安全性為出發(fā)點(diǎn),提出采用水翼表面射流抑制空化和水翼表面特殊構(gòu)型削弱空化的新思想和新結(jié)構(gòu),針對(duì)多個(gè)工程領(lǐng)域迫切需要解決的空化抑制關(guān)鍵問(wèn)題,研究非定�？栈鲃�(dòng)的控制技術(shù)及抑制機(jī)理�；诳栈吹目梢暬瘜�(shí)驗(yàn)平臺(tái),采用高速錄像技術(shù)和粒子圖像測(cè)速系統(tǒng),針對(duì)非定�？栈鲃�(dòng)特點(diǎn),開(kāi)展了原始水翼、主動(dòng)射流水翼、特殊構(gòu)型水翼的系列空化流動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究,測(cè)量和分析了不同空化階段水翼周?chē)嵌ǔ？栈螒B(tài),以及空化流動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性參量;建立了基于密度修正的RNG k-ε湍流模型,結(jié)合Schnerr-Sauer空化模型,開(kāi)展對(duì)繞水翼的非定�？栈鲃�(dòng)的機(jī)理分析。開(kāi)展了繞流NACA66（MOD）水翼的非定�？栈鲃�(dòng)特性實(shí)驗(yàn)研究,揭示了云空化的非定... 

【文章來(lái)源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：145 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２空穴長(zhǎng)度與＜７／２？之間的關(guān)系??Ｆｉｇ．１．２?Ｃａｖｉｔｙ?ｌｅｎｇｔｈ?ｐｌｏｔｔｅｄ?ａｓ?ａ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ａ／２ａ??

．２．３空泡動(dòng)力學(xué)描述??空泡動(dòng)力學(xué)的研究大都是在Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｐ丨ｅｓｓｅｔ方程的基礎(chǔ)上開(kāi)展的。１９１７年，雷利??ａｙｌｅｉｇｈ）在研究真空球形的無(wú)窮遠(yuǎn)流場(chǎng)的流動(dòng)問(wèn)題時(shí)，利用能量守恒原理忽略液體粘性??表面張力，同時(shí)假定流體不可壓，得出了氣泡表面遵循的方程（Ｒａｙｌｅｉｇｈ方程）［１７］：??＾＾＝，￥?＋?判２?（１，）??ｐ，?ｄｌ２?２＼ｄｔ）??其中／＾為空泡表面壓力，為距空泡無(wú)窮遠(yuǎn)處的主流場(chǎng)壓力，Ａ為空泡周?chē)后w??度，７？為空泡的半徑。??１９５１年Ｐｌｅｓｓｅｔ年在方程中增加了粘性項(xiàng)和表面張力項(xiàng)，完善了泡動(dòng)力學(xué)方程，得??了著名的Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｐｌｅｓｓｅｔ方程：??－５－??

片空化的前緣應(yīng)該在最小壓力點(diǎn)處［３Ｗ３］。但實(shí)際上，Ｆｒａｎｃ等人基于ＮＡＣＡ１６０１２翼型??結(jié)構(gòu)，通過(guò)數(shù)值計(jì)算和試驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)片空化的前緣位置一般在其下游的層流分離點(diǎn)或轉(zhuǎn)??捩區(qū)附近，更精確的實(shí)驗(yàn)觀察表面片空泡的前緣在邊界層分離點(diǎn)下游。如圖１．４和圖１．５??所示。為此，Ｆｒａｎｃ等人提出如果沒(méi)有層流分離，就沒(méi)有片空化的存在。利用這一準(zhǔn)則，??有可能確定實(shí)際空化的起始位置，繼而揭示空化發(fā)生的控制機(jī)理［３４］。??Ａｔｔａｃｈｅｄ?ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｂｏｕｎｄａｒｙ?ｌａｙｅｒ??Ｔｒａｉｌｉｎｇ?ｅｄｇｅ??ｌａｍｉｎａｒ?ｂｏｕｎｄａｒｙ?ｌａｙｅｒ?＼?Ｕ?｜?＾１＂＇?｜?｜??，〇５：?：?ｉｒ?丨：??Ｃ?「?Ｒｒ￣?３０００００．?－?＼２＼．?Ｉ?：?ｊ！???／？ｒ－?６０００００?Ｔｕ?－?１．３５％．?Ｉ?；?�。�????Ｒｅ?－?１２０００００?Ｔｕ?－?１．６５％．?Ｉ?１?ｌｊ?！?！?＿??ｈ：疆??一?１０?－５?０?５?１０??ａ?（ｄｅｇ．）??圖１．４不同攻角下邊界層特征點(diǎn)位置（ＮＡＣＡ１６０１２）??Ｆｉｇ．ｌ?．４?Ｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｏｆ?ｂｏｕｎｄａｒｙ－ｌａｙｅｒ?ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ?ｐｏｉｎｔｓ?ｖｅｒｓｕｓ?ａｎｇｌｅ?ｏｆ?ａｔｔａｃｋ（ＮＡＣＡ１６０１２）??進(jìn)一步的研究表明，云空化現(xiàn)象的特征是片狀空腔長(zhǎng)度來(lái)回自振蕩和在適當(dāng)空腔長(zhǎng)??度的（約為參考長(zhǎng)度的４０％－６０％）云狀空腔的準(zhǔn)周期性脫落，這種現(xiàn)象受固有不穩(wěn)定性??的發(fā)展所控制

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Adaptability research of hydrofoil surface water injection on cavitation suppression[J]. WANG Wei,YI Qi,WANG Yayun,LU Shengpeng,WANG Xiaofang.  排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2017(06)
[2]多孔翼型對(duì)空化影響規(guī)律探討[J]. 王鑫,劉小兵,趙琴,王輝艷,楊秀鑫,胡全友.  中國(guó)農(nóng)村水利水電. 2016(10)
[3]繞水翼空化流動(dòng)及振動(dòng)特性的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 高遠(yuǎn),黃彪,吳欽,王國(guó)玉.  力學(xué)學(xué)報(bào). 2015(06)
[4]Cavitation shedding dynamics around a hydrofoil simulated using a filter-based density corrected model[J]. YU An,JI Bin,HUANG RenFang,ZHANG Yao,ZHANG YuNing,LUO XianWu.  Science China（Technological Sciences）. 2015(05)
[5]表面涂層對(duì)繞水翼空化流動(dòng)影響的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 黃旭,張敏弟,付細(xì)能.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2015(03)
[6]多孔翼型流場(chǎng)的數(shù)值模擬研究[J]. 于鳳榮,張立翔.  固體力學(xué)學(xué)報(bào). 2014(S1)
[7]不同溫度水體空化水動(dòng)力脈動(dòng)特性的試驗(yàn)研究[J]. 時(shí)素果,王國(guó)玉,胡常莉,高德明.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2014(08)
[8]通氣超空泡內(nèi)部流場(chǎng)PIV測(cè)試方法[J]. 仲霄,王樹(shù)山,馬峰,張敏弟.  船舶力學(xué). 2013(08)
[9]通氣超空泡內(nèi)部流場(chǎng)的PIV實(shí)驗(yàn)圖像處理[J]. 仲霄,王樹(shù)山,馬峰.  船舶力學(xué). 2013(07)
[10]一種抗空化翼型修形設(shè)計(jì)方法[J]. 鄔偉,熊鷹.  上海交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2013(06)

博士論文
[1]軸流泵失速和空化流動(dòng)特性及其性能改善研究[D]. 張睿.上海大學(xué) 2014
[2]水翼云空化及其控制機(jī)理研究[D]. 趙偉國(guó).浙江大學(xué) 2012

碩士論文
[1]水翼表面微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其對(duì)空化流場(chǎng)影響研究[D]. 羿琦.大連理工大學(xué) 2017
[2]基于相似理論研究回射流對(duì)空化形態(tài)影響規(guī)律[D]. 徐瑞鐸.大連理工大學(xué) 2016
[3]空腔流動(dòng)機(jī)理分析及被動(dòng)流動(dòng)控制技術(shù)研究[D]. 王傳洲.大連理工大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3288402