發(fā)布時(shí)間：2022-11-10 19:00

　　射流是一種極為常見的流動(dòng)形態(tài),并被廣泛應(yīng)用于各種工程領(lǐng)域。在一些特殊生產(chǎn)加工中,如采礦、切割、清洗等,射流有著不可替代的重要優(yōu)勢(shì)。射流自噴嘴流出至失穩(wěn)破碎是一個(gè)極為復(fù)雜的流動(dòng)過程,同樣也是流體相關(guān)研究領(lǐng)域內(nèi)廣受關(guān)注的重要基礎(chǔ)內(nèi)容之一。目前對(duì)液體射流的發(fā)展演變規(guī)律,特別是初始失穩(wěn)破碎階段,小尺度界面擾動(dòng)結(jié)構(gòu)的流動(dòng)機(jī)理尚沒有明確的認(rèn)識(shí)。本文在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“介觀超高壓射流的界面流動(dòng)及失穩(wěn)機(jī)理研究”（NO. 51176065）的資助下,運(yùn)用數(shù)值模擬和可視化實(shí)驗(yàn)手段對(duì)高速液體射流氣液界面初始失穩(wěn)及破碎相關(guān)結(jié)構(gòu)隨時(shí)空演變規(guī)律及相關(guān)機(jī)理展開研究。論文主要工作及創(chuàng)新性研究成果如下:基于邊界追蹤的數(shù)值方法、多相流及湍流模型對(duì)連續(xù)射流自由表面結(jié)構(gòu)的時(shí)空演變過程進(jìn)行了數(shù)值演示。細(xì)致刻畫了表面波、“液帶”等初始擾動(dòng)結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生、變形和破碎過程。依據(jù)模擬獲得的射流二維及三維結(jié)構(gòu)特征,提出將射流自噴嘴流出至發(fā)生初始破碎過程劃分為界面穩(wěn)定、界面失穩(wěn)發(fā)展和界面分離破碎三個(gè)階段,并初步獲得了三個(gè)階段的流向范圍。結(jié)合渦量分析對(duì)射流表面結(jié)構(gòu)演變進(jìn)行了討論,指出由氣液界面速度分布不均勻所導(dǎo)致的界面壓力脈動(dòng)是誘發(fā)射流表面... 

【文章頁(yè)數(shù)】：136 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 論文研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 液體射流穩(wěn)定性
        1.2.2 液體射流初始變形及破碎
        1.2.3 邊界條件影響機(jī)制
    1.3 課題的來源、研究目標(biāo)及研究?jī)?nèi)容
        1.3.1 課題的來源
        1.3.2 課題的研究目標(biāo)
        1.3.3 課題的研究?jī)?nèi)容
第二章 液體射流初始失穩(wěn)破碎基礎(chǔ)理論
    2.1 液體射流穩(wěn)定性理論
        2.1.1 時(shí)間線性穩(wěn)定性理論
        2.1.2 空間線性穩(wěn)定性理論
    2.2 液體射流初始破碎相關(guān)基礎(chǔ)理論
        2.2.1 液體射流破碎機(jī)制
        2.2.2 射流界面擾動(dòng)結(jié)構(gòu)的形成、發(fā)展和破碎
    2.3 本章小結(jié)
第三章 液體射流初始失穩(wěn)破碎數(shù)值計(jì)算與分析
    3.1 數(shù)值計(jì)算理論
        3.1.1 計(jì)算方法比較與選擇
        3.1.2 控制方程
    3.2 數(shù)值計(jì)算
        3.2.1 計(jì)算方法及邊界條件
        3.2.2 網(wǎng)格劃分
        3.2.3 網(wǎng)格數(shù)選擇
    3.3 模擬結(jié)果
        3.3.1 液相體積分?jǐn)?shù)
        3.3.2 射流界面結(jié)構(gòu)
    3.4 本章小結(jié)
第四章 射流界面初始擾動(dòng)結(jié)構(gòu)可視化實(shí)驗(yàn)研究
    4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及主要參數(shù)選定
        4.1.1 高速成像系統(tǒng)及參數(shù)選定
        4.1.2 顯微成像設(shè)備及參數(shù)選定
        4.1.3 射流速度測(cè)量系統(tǒng)及參數(shù)選定
    4.2 可視化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
    4.3 圖像后處理
        4.3.1 處理依據(jù)
        4.3.2 譜方法
        4.3.3 測(cè)量方法驗(yàn)證
        4.3.4 批處理
    4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        4.4.1 射流圖像
        4.4.2 測(cè)量結(jié)果及討論
        4.4.3 與理論結(jié)果對(duì)比
    4.5 本章小結(jié)
第五章 噴嘴結(jié)構(gòu)對(duì)射流初始擾動(dòng)結(jié)構(gòu)的影響機(jī)制
    5.1 噴嘴結(jié)構(gòu)選型
    5.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)射流界面初始不穩(wěn)定影響機(jī)制
        5.2.1 噴嘴漸縮角的影響機(jī)制
        5.2.2 噴嘴長(zhǎng)徑比的影響機(jī)制
        5.2.3 噴嘴收縮比的影響機(jī)制
    5.3 本章小結(jié)
第六章 射流界面初始破碎可視化實(shí)驗(yàn)研究
    6.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
    6.2 圖像后處理方法
    6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        6.3.1 射流界面結(jié)構(gòu)隨韋伯?dāng)?shù)變化規(guī)律
        6.3.2 指狀結(jié)構(gòu)向液帶結(jié)構(gòu)演變過程
        6.3.3 液帶結(jié)構(gòu)特征規(guī)律
        6.3.4 初始破碎形式
        6.3.5 射流輪廓統(tǒng)計(jì)規(guī)律
        6.3.6 噴嘴結(jié)構(gòu)對(duì)初始破碎影響
    6.4 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論和進(jìn)一步研究展望
    7.1 全文工作總結(jié)
    7.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間取得的相關(guān)研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]嵌入中心體誘發(fā)空化射流的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 康燦,周亮,楊敏官,王育立.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2013(12)
[4]基于光強(qiáng)測(cè)量毛細(xì)超高壓水射流集束性的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 楊敏官,龔辰,王育立,陸金剛.  推進(jìn)技術(shù). 2014(01)
[5]超高壓水射流切割聲音特征提取與噴嘴移動(dòng)速度控制[J]. 張軍,趙德安,李雪峰,徐禮龍.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2013(18)
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本文編號(hào)：3705127