水下爆炸等沖擊誘導(dǎo)的液體中氣泡運(yùn)動(dòng)以及氣液界面射流現(xiàn)象廣泛存在于船舶工程和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域,對(duì)其規(guī)律和機(jī)理的揭示具有重要的學(xué)術(shù)意義和工程指導(dǎo)價(jià)值。本文以高速攝影為主要手段結(jié)合理論分析和數(shù)值模擬對(duì)液體和液氣界面在定向沖擊作用下發(fā)生射流和氣泡運(yùn)動(dòng)的過(guò)程與動(dòng)力學(xué)機(jī)理進(jìn)行研究。首先,本文應(yīng)用水下電爆炸方法研究直管約束條件下自然液面的演變和運(yùn)動(dòng)（自然液面近似水平但在管壁附近會(huì)因浸潤(rùn)作用產(chǎn)生一定弧度）。研究系統(tǒng)地揭示了在不同爆炸能量和液柱寬高條件下爆炸氣泡演變與表面射流發(fā)展的形態(tài)和特征。電爆炸在水中產(chǎn)生一個(gè)高溫高壓的氣泡,該氣泡先膨脹后坍縮,并驅(qū)動(dòng)上層液柱先抬升后回落;隨著管徑（即液柱直徑）的減小,氣泡的運(yùn)動(dòng)從二維軸對(duì)稱(chēng)轉(zhuǎn)向準(zhǔn)一維。在氣泡膨脹過(guò)程中,液面形成射流。研究中觀察到兩種不同的射流形態(tài):在較小的管徑中由于管壁浸潤(rùn)效應(yīng)產(chǎn)生的界面弧度相對(duì)明顯,沖擊誘導(dǎo)的射流多呈現(xiàn)圓錐狀;而在較大管徑中初始液面更趨水平,沖擊誘導(dǎo)出環(huán)狀射流;過(guò)渡尺度管徑中的射流同時(shí)呈現(xiàn)上述兩種特征。通過(guò)對(duì)高速攝影圖像進(jìn)一步處理得到射流速度和爆炸氣泡尺度隨實(shí)驗(yàn)條件的變化規(guī)律。射流速度和氣泡最大尺度均隨著爆炸能量的增加而增加。射流速度隨著... 

【文章頁(yè)數(shù)】：129 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 水下沖擊的幾種方法
        1.2.2 液體中氣泡的非對(duì)稱(chēng)變形運(yùn)動(dòng)
        1.2.3 液面射流
    1.3 本文研究?jī)?nèi)容和結(jié)構(gòu)安排
第二章 研究方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)方法
        2.1.1 水下爆炸實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
        2.1.2 沖擊水箱實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
    2.2 數(shù)值模擬方法
第三章 水下爆炸沖擊直管中自然液面誘導(dǎo)射流研究
    3.1 自由水域中水下爆炸誘導(dǎo)半球形氣泡實(shí)驗(yàn)
        3.1.1 生成半球形氣泡的實(shí)驗(yàn)方法
        3.1.2 半球形氣泡的運(yùn)動(dòng)過(guò)程
    3.2 直管中水下爆炸實(shí)驗(yàn)
        3.2.1 氣泡和射流發(fā)展的基本過(guò)程
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)結(jié)果的影響
        3.2.3 準(zhǔn)一維理論模型
        3.2.4 射流速度和氣泡最大長(zhǎng)度
        3.2.5 氣泡運(yùn)動(dòng)周期討論
    3.3 小結(jié)
第四章 水下爆炸沖擊直管中凹陷液面誘導(dǎo)射流研究
    4.1 生成凹陷液面的幾種方式
    4.2 水下爆炸沖擊凹陷液面誘導(dǎo)射流實(shí)驗(yàn)
        4.2.1 氣泡運(yùn)動(dòng)的一維理論模型
        4.2.2 液面射流發(fā)展的基本過(guò)程
        4.2.3 實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)結(jié)果的影響
    4.3 射流速度
    4.4 沖擊凹陷液面誘導(dǎo)射流的數(shù)值模擬
        4.4.1 數(shù)值模擬設(shè)置
        4.4.2 凹陷變形和射流形成過(guò)程分析
    4.5 液面凹陷形態(tài)對(duì)射流速度的影響討論
    4.6 小結(jié)
第五章 沖擊液體中氣泡運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)氣液界面射流研究
    5.1 液面在沖擊之后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程
    5.2 氣泡變形過(guò)程以及射流發(fā)展過(guò)程
        5.2.1 氣泡在沖擊之后的變形運(yùn)動(dòng)過(guò)程
        5.2.2 液面射流的形成和發(fā)展過(guò)程
        5.2.3 氣泡初始大小對(duì)結(jié)果的影響
    5.3 氣泡振蕩和射流速度
        5.3.1 氣泡振蕩
        5.3.2 射流速度
    5.4 數(shù)值模擬分析
    5.5 小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
[1]水下爆炸氣泡脈動(dòng)與近邊界射流特性研究[D]. 朱楓.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[2]液-液兩相介質(zhì)中液滴在瞬時(shí)來(lái)流作用的演變過(guò)程研究[D]. 熊燃華.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3711945