發(fā)布時間：2018-04-06 00:07

  本文選題：空化泡　切入點：壁面　出處：《浙江大學》2015年碩士論文

【摘要】：空化現(xiàn)象普遍存在于各種水利機械中,它是一種包含大量氣(汽)泡的多尺度的復雜的兩相流動。氣核和空化泡尺寸在微米-毫米量級,空化云團在毫米量級,然而空化流在米的量級。從微觀方面看,各種空化類型的本質(zhì)都是單個空化泡的集合體,想從宏觀方面了解、控制和抑制空化的發(fā)生,我們必須從微觀角度加深理解。本文采用直接數(shù)值模擬方法對近壁1個空化泡和27個空化泡的潰滅過程進行了研究。在研究1個空化泡潰滅過程中,研究的對象為純含氣型空化泡和純蒸汽泡,兩種空泡模型都表明：空化泡是以“心”型發(fā)生潰滅,在潰滅過程中形成高速微射流,潰滅瞬間作用在壁面上的作用力最大,因此此時對壁面的剝蝕作用也最大；無量綱距離γ越大,空化泡與壁面的相互作用力越弱,對壁面產(chǎn)生的作用力越小,潰滅的延長因子κ越�。蛔饔迷诒诿嫔系膲簭姾涂栈莸某叽鐩]有關系,而與空化泡距壁面的無量綱距離γ有關；在無量綱距離γ一定的情況下,作用在壁面上的潰滅壓強與驅動壓強之間具有強烈的依賴關系。分析了27個純蒸汽泡的近壁潰滅過程,研究發(fā)現(xiàn)：泡間相互作用以及壁面效應對泡群的潰滅過程具有顯著影響,泡群整體上呈現(xiàn)出一種逐層潰滅的形態(tài),當最后一個空化泡潰滅時,壁面上的沖擊壓強瞬間達到最大；無量綱距離和泡群密集度都對壁面沖擊力存在影響,其中壁面距離影響更為明顯一些；與1個空化泡相比,27個空化泡潰滅瞬間作用在壁面上的沖擊力更大；壁面沖擊力以壓力波的形式在流場中傳播,其傳播速度約等于聲音在水中的傳播速度；在無量綱距離一定的情況下,潰滅壓強是驅動壓強平方根的線性函數(shù)。
[Abstract]:Cavitation is a complex, multi-scale two-phase flow that contains a large number of gas (vapor) bubbles in a variety of hydraulic machinery.The size of the gas core and cavitation bubble is in the order of micron-millimeter, the cavitation cloud is in the order of millimeter, but the cavitation flow is in the order of meter.From the microscopic point of view, the essence of all kinds of cavitation types is a single cavitation bubble. If we want to understand, control and restrain the occurrence of cavitation from the macroscopic aspect, we must deepen our understanding from the microscopic point of view.In this paper, the collapse process of 1 cavitation bubble and 27 cavitation bubbles near the wall is studied by means of direct numerical simulation.In the process of a cavitation bubble collapse, the pure gas-containing cavitation bubble and the pure steam bubble are studied. Both models show that the cavitation bubble collapses in the "heart" type, and a high-speed micro-jet is formed in the process of collapse.The interaction force between cavitation bubble and wall is weaker and the force on wall is smaller, the larger the dimensionless distance 緯, the weaker the interaction force between cavitation bubble and wall, and the larger the dimensionless distance 緯 is, the weaker the interaction between cavitation bubble and wall is.The smaller the collapsing extension factor 魏 is, the less the pressure acting on the wall is related to the size of the cavitation bubble, but the dimensionless distance 緯 from the cavitation bubble to the wall, and when the dimensionless distance 緯 is constant,The collapsing pressure acting on the wall has a strong dependence on the driving pressure.The near wall collapse process of 27 pure steam bubbles was analyzed. It was found that the interbubble interaction and wall effect had a significant effect on the collapse process of the bubble group, and the bubble group as a whole presented a layer by layer collapse pattern.When the last cavitation bubble collapses, the impact pressure on the wall reaches the maximum instantly, and the dimensionless distance and bubble group density both affect the wall impact force, in which the wall distance is more obvious.Compared with one cavitation bubble, 27 cavitation bubbles have greater impact force on the wall at the instant of collapse, and the wall impact force propagates in the flow field in the form of pressure wave, and its propagation velocity is about the same as the sound propagation velocity in the water.The collapse pressure is the linear function of driving the square root of the pressure under the condition of the dimensionless distance.
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O35

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本文編號：1717077