空化（Cavitation）是一種相變過程,當液體中局部壓力低于當前溫度下的液體飽和蒸氣壓時,局部的液體轉(zhuǎn)變?yōu)檎魵?形成以蒸氣為主的空泡。當外部壓力變化時,空泡產(chǎn)生膨脹、收縮、漬滅等行為,空泡的行為變化伴隨產(chǎn)生射流、激波等物理現(xiàn)象。隨著空泡周圍限制域的不同,空泡行為的變化方式也不盡相同,尤其是限制域的幾何外形和物理性質(zhì)決定著空泡的行為。目前對空泡的研究集中在自由域和壁面附近的空泡運動學問題,但對于管道內(nèi)的空泡行為研究較少,而實際工程中,空泡往往出現(xiàn)在受限域附近,比如液壓閥、泵內(nèi)的空化現(xiàn)象。因此受限域內(nèi)的空泡行為研究對于空泡動力學認識、空化預防和應用有著重要的意義。為此本文從實驗現(xiàn)象出發(fā),通過流場可視化、壓力采集、理論分析、數(shù)值計算等手段,對不同類型管道內(nèi)的單空泡和雙空泡行為開展了較為系統(tǒng)和深入的研究。對圓形截面的剛性管和彈性管內(nèi)的空泡進行研究,實驗觀察到管內(nèi)的二次空化現(xiàn)象,得到了二次空化與一次空化之間的位置關系和周期關系,基于水錘壓力模型定量分析了管道參數(shù)對二次空化的影響。分析了含氣柱管內(nèi)的空泡變形過程,基于階梯壓力模型建立了氣柱與空泡耦合作用的控制方程,定量分析了氣柱數(shù)量、位置和空泡... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：134 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．?１自由域內(nèi)單空泡１＇Ｗｌ??

域內(nèi)以及剛性壁面附近的同步與不同步激發(fā)空泡間的相互作用。Ｃｈｅｗ等［７４＇７５］對雙空泡干??涉現(xiàn)象進行了實驗研究，通過高速攝像技術拍攝電火花激發(fā)的雙空泡間的相互干涉行為。??發(fā)現(xiàn)空泡干涉行為可以分為四類：空泡融合、對向射流、反向射流和彈弓效應（圖１．２從??上至下）�？张菥嚯x較近時，兩個空泡融合形成一個大空泡，空泡距離較遠時，空泡的潰滅??射流會有三種形式。??響咽??圖１．?２雙空泡干涉行為１７４１??７??

影響雙空泡干涉行為的因素主要分為兩個：一是距離因素（空泡半徑大小及其間距）、??二是時間因素（空泡起始時間、潰滅時間和周期）。依據(jù)這兩個影響參數(shù)對空泡干涉行為??進行統(tǒng)計并劃分出了圖１．３所示的區(qū)域分布圖，圖中橫坐標為無量綱距離，縱坐標為無量??綱時間，不同空泡尺寸和距離下的雙空泡相互作用區(qū)分為四種不同的空泡運動形式。空泡??間距和相位差較大時，空泡的潰滅射流方向遠離彼此。??Ｘ?ｃａｔａｐｕｌｔ?〇?ｃｏａｌｅｓｃｅ?口?ｉｅｔ?ａｗａｙ?Ｘ?ｊｅｔ?ｔｏｗａｒｄｓ??１．０?－??＾?０．８?－??Ｓ?ｘ??ｉ?０．４?Ｉｄ?ｄ??ａ＞?□??不?□?□一－一??＾０－２?－?Ｘ?Ｘ??〇．〇?ｉ－ｅ??ｘ?，?�！�??０．０?０．５?１．０?１．５?２．０??ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｌｅｓｓ?ｄｉｓｔａｎｃｅ?ｙ??圖１．３自由域內(nèi)雙空泡相互干涉１７４１??Ｐｅｌｅｋａｓｉｓ［７６，７７］研究了?Ｂｊｅｒｋｎｅｓ力引起的雙空泡變形與運動，其中空泡同相振蕩時相互??吸引，反相振蕩時相互排斥，劇烈的空泡振蕩和潰滅，會引起空泡的分裂。Ｌａｕｔｅｒｂｏｍ［７８］??從兩個激光空泡的相互作用出發(fā)，研究尺寸的差異對空泡相互作用的影響，分析空泡潰滅??形成空泡渦環(huán)和噪聲信號產(chǎn)生的自同步性問題。Ｆｏｎ?ｇ［７９ｌ對有時間相位差的雙空泡和三空泡??相互作用進行了實驗研究，并對三空泡行為進行了?ＢＥＭ數(shù)值仿真，統(tǒng)計出了不同間距和??不同相位差下的空泡相互作用行為

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]受限制空間內(nèi)的氣泡行為數(shù)值與實驗研究[D]. 吉晨.浙江大學 2013
[2]近壁面空泡的可視化實驗研究[D]. 徐明.浙江大學 2013



本文編號：3588033