自振射流因具有強(qiáng)烈的空化作用,被廣泛應(yīng)用于深海資源開采領(lǐng)域,而其頻率特性直接影響空化效果,進(jìn)而影響射流的沖蝕特性。但是在復(fù)雜的深海環(huán)境下,自振射流的頻率特性因受射流非定常瞬態(tài)流動及其周圍環(huán)境因素的影響,其頻率結(jié)構(gòu)與空化特性的關(guān)系一直不清,影響了射流空蝕效果的進(jìn)一步提高。本文針對自振射流瞬態(tài)流動特點(diǎn),研究自振射流頻率特征、時(shí)頻特性、空化特性以及多物理場作用,建立流場特性與空化作用、打擊沖蝕效果之間的評價(jià)體系。本文首先闡述了自振射流的瞬態(tài)流動特性及頻率特征,基于水聲學(xué)原理、流體瞬變流理論,分析了自振射流噴嘴的聲學(xué)共振頻率特征;基于空化空泡動力學(xué),探討了流場域空化頻率特性;基于此獲取了自振射流的特征頻率組成�？紤]深海高圍壓環(huán)境,結(jié)合自振射流多物理場實(shí)驗(yàn)平臺,依據(jù)自振射流的頻域響應(yīng),設(shè)計(jì)了自振射流噴嘴的物理結(jié)構(gòu)�；谧哉裆淞髁鲌鲱l帶組成,對風(fēng)琴管式自振射流噴嘴的頻域結(jié)構(gòu)進(jìn)行解調(diào)分析,提取了共振頻率及其諧波、空泡振蕩頻率、游移空化頻率以及這幾類特征頻率相互作用形成的相干頻率。在此基礎(chǔ)上,研究自振射流的空化指示特性,給出不同空化狀態(tài)的特征頻率組成經(jīng)驗(yàn)公式。基于自振射流頻域結(jié)構(gòu)的解調(diào)分析,考慮自振射... 

【文章頁數(shù)】：150 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題來源
    1.2 研究背景及意義
        1.2.1 水射流的發(fā)展
        1.2.2 自振射流的發(fā)展
        1.2.3 自振射流的研究意義
    1.3 自振射流研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.4 自振射流研究存在問題
    1.5 本文主要研究內(nèi)容
    1.6 本章小結(jié)
2 自振射流瞬態(tài)流動與頻率特性
    2.1 自振射流流場結(jié)構(gòu)及頻率反饋機(jī)理研究
        2.1.1 淹沒射流結(jié)構(gòu)
        2.1.2 常用自振射流噴嘴結(jié)構(gòu)形式
        2.1.3 自振射流噴嘴腔外頻率反饋特性研究
        2.1.4 風(fēng)琴管式自振射流瞬態(tài)流場域特性
        2.1.5 Helmholtz式自振射流瞬態(tài)流場域特性
        2.1.6 壁面射流二次渦原理
    2.2 自振射流共振頻率特性研究
        2.2.1 基于水聲學(xué)原理的共振頻率研究
        2.2.2 風(fēng)琴管式自振射流噴嘴固有頻率
        2.2.3 Helmholtz式自振射流噴嘴固有頻率
    2.3 自振射流空化頻率特性研究
        2.3.1 空化機(jī)理
        2.3.2 空化泡的初生
        2.3.3 空化泡的膨脹
        2.3.4 空化泡的潰滅
        2.3.5 空化泡的固有頻率
        2.3.6 空化泡分類
    2.4 自振射流瞬態(tài)流場頻率特性
    2.5 本章小結(jié)
3 自振射流流體壓力脈動信號檢測及特征頻率
    3.1 自振射流噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定
    3.2 自振射流瞬態(tài)頻率特性研究方法
        3.2.1 打擊試驗(yàn)法
        3.2.2 腔內(nèi)信號檢測法
        3.2.3 可視化實(shí)驗(yàn)方法
        3.2.4 管道流體信號檢測法
    3.3 常圍壓自振射流頻域響應(yīng)
        3.3.1 常圍壓實(shí)驗(yàn)安排
        3.3.2 常圍壓頻域響應(yīng)分析
    3.4 高圍壓自振射流頻域響應(yīng)
        3.4.1 高圍壓實(shí)驗(yàn)安排
        3.4.2 高圍壓頻域響應(yīng)分析
    3.5 自振射流全流場域特征頻率解調(diào)
    3.6 基于頻率解調(diào)的自振射流全流場域空化指示分析
        3.6.1 自振射流共振特征頻率研究
        3.6.2 自振射流共振伴隨空化初生特征頻率研究
        3.6.3 自振射流共振伴隨強(qiáng)烈空化特征頻率研究
    3.7 本章小結(jié)
4 自振射流流體壓力脈動信號時(shí)頻特性研究
    4.1 時(shí)頻分析方法
        4.1.1 Morlet小波變換
        4.1.2 同步壓縮小波變換
        4.1.3 小波脊線算法
    4.2 時(shí)頻分析方法驗(yàn)證
        4.2.1 純信號模型驗(yàn)證
        4.2.2 純信號模型混入高斯白噪聲驗(yàn)證
        4.2.3 常圍壓實(shí)驗(yàn)信號驗(yàn)證
    4.3 自振射流流體壓力脈動信號時(shí)頻特性研究
    4.4 自振射流流體壓力脈動信號非平穩(wěn)特性研究
    4.5 本章小結(jié)
5 自振射流流場特性研究
    5.1 自振射流湍流空化特性
        5.1.1 多相流模型
        5.1.2 湍流模型
        5.1.3 空化模型
    5.2 自振射流流體動力學(xué)模型建立
        5.2.1 基本假設(shè)
        5.2.2 數(shù)值仿真設(shè)置
    5.3 自振射流流體動力學(xué)模型驗(yàn)證
    5.4 自振射流流場域瞬態(tài)動力學(xué)特性
        5.4.1 速度分布特性
        5.4.2 壓力振蕩特性
        5.4.3 空化特性
    5.5 本章小結(jié)
6 自振射流多物理場作用
    6.1 自振射流空泡振蕩噪聲特性頻率辨識
    6.2 自振射流流場域空化空泡時(shí)空演變過程
    6.3 自振射流沖蝕特性
    6.4 本章小結(jié)
7 結(jié)論、創(chuàng)新點(diǎn)及展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    7.3 展望
參考文獻(xiàn)
附錄A 頻域分析主程序
附錄B 時(shí)頻分析主程序
附錄C 小波脊線算法
附錄D 空化空泡時(shí)空演變過程
作者簡歷及在學(xué)研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3671757