本文關鍵詞：空蝕過程中不同損傷形式及“彩虹環(huán)”形成機理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：空蝕是水力機械的主要破壞形式,主要表現(xiàn)為微射流沖擊破壞及因熱效應帶來的高溫破壞。但由于空蝕現(xiàn)象的復雜性,其機理或本質仍是頗具爭議的問題。本文通過結合實驗和數(shù)值計算,對三種類型材料,即脆性材料(石英玻璃)、塑性材料(聚四氟乙烯-PTFE)和彈塑性材料(Q235鋼)進行空蝕損傷形式及鋼材料表面“彩虹環(huán)”現(xiàn)象的研究,為認識不同類型材料的抗空蝕能力和探索空蝕過程中局部熱效應的形成機理提供了新的理論和實驗依據。其主要創(chuàng)新點是基于熱-固耦合機理模擬了“彩虹環(huán)”的形成過程,得到溫度區(qū)域分布特征、最高溫度值及位置等信息,并獲得試驗驗證。本文研究表明,數(shù)值計算結果與實驗結果吻合較好。其主要結論如下：不同空蝕損傷形式的形成取決于具有不同物理性質的材料在瞬時大載荷沖擊下的晶體結構變化和失效模式：“彩虹環(huán)”是鋼材料空蝕破壞熱效應的獨特表現(xiàn),實驗介質中是否含有顆粒等物質會影響蝕坑大小和“彩虹環(huán)”尺寸顏色；同時,“彩虹環(huán)”區(qū)域形狀為半球形,曾經歷的溫度高達1380℃至1450℃,最高溫度位置處于應力集中點而不是在彈塑性變形最大點(即蝕坑底部),一定程度上說明“彩虹環(huán)”是材料極短時間內大量塑性形變和應力波共同作用的結果。
【關鍵詞】：空蝕 局部熱效應 “彩虹環(huán)” 損傷形式 熱-固耦合
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TV136
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 1 緒論13-21
• 1.1 空化和空蝕現(xiàn)象13-15
• 1.2 國內外空蝕研究現(xiàn)狀15-19
• 1.2.1 空蝕損傷形式研究15-17
• 1.2.2 空蝕熱效應研究17-19
• 1.3 研究內容和創(chuàng)新點19-20
• 1.4 本章小結20-21
• 2 不同材料的空蝕損傷形式及“彩虹環(huán)”形成21-37
• 2.1 空蝕實驗設備21-28
• 2.1.1 空化發(fā)生裝置分類21-22
• 2.1.2 超聲振動空化發(fā)生裝置22-23
• 2.1.3 試樣性質及尺寸23-25
• 2.1.4 實驗檢測手段25-28
• 2.2 實驗結果28-36
• 2.2.1 石英玻璃空蝕損傷的實驗結果28-29
• 2.2.2 PTFE空蝕損傷的實驗結果29-30
• 2.2.3 Q235空蝕損傷的實驗結果30-36
• 2.3 本章小結36-37
• 3 不同材料空蝕破壞的數(shù)值研究37-52
• 3.1 計算軟件和模型假設37
• 3.2 微射流沖擊固體壁面的特性37-42
• 3.2.1 超聲空化場的聲強和聲壓37-38
• 3.2.2 微射流的沖擊速度38-39
• 3.2.3 圓頭射流沖擊平面的遲滯效應39-40
• 3.2.4 微射流沖擊固體壁面的壓力特性40-42
• 3.3 幾何模型及網格劃分42-45
• 3.3.1 初始模型建立42-43
• 3.3.2 邊界條件、網格及時間步長43-44
• 3.3.3 網格獨立性檢驗44-45
• 3.4 空蝕損傷形式的數(shù)值結果分析45-51
• 3.4.1 石英玻璃空蝕損傷的數(shù)值結果45-46
• 3.4.2 PTFE空蝕損傷的數(shù)值結果46-48
• 3.4.3 Q235鋼空蝕損傷的數(shù)值結果48-51
• 3.5 本章小結51-52
• 4 “彩虹環(huán)”形成機理的數(shù)值研究52-62
• 4.1 熱-固耦合機理52-54
• 4.1.1 熱源計算52-53
• 4.1.2 Johnson-Cook模型53
• 4.1.3 熱傳遞方式53-54
• 4.2 邊界條件及步長設置54-55
• 4.3 “彩虹環(huán)”的數(shù)值計算結果分析55-61
• 4.3.1 數(shù)值“彩虹環(huán)”形貌及溫度特征55-57
• 4.3.2 應力波理論57-58
• 4.3.3 數(shù)值“彩虹環(huán)”最高溫度及其位置58-61
• 4.4 本章小結61-62
• 5 總結與展望62-65
• 5.1 總結62-64
• 5.2 展望64-65
• 參考文獻65-70
• 作者簡歷70

【參考文獻】

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  本文關鍵詞：空蝕過程中不同損傷形式及“彩虹環(huán)”形成機理研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：375303