空化現(xiàn)象廣泛地存在于自然界中,當(dāng)空化泡周圍存在不對稱的邊界條件時,空泡就會非對稱破裂,形成射流,并伴隨產(chǎn)生多個沖擊波。目前,有關(guān)空泡在剛性壁面、彈性壁面和自由液面附近的動力學(xué)特征已有很多研究,但缺乏對各種邊界條件下空泡與顆粒間相互作用的深入研究,而這些基礎(chǔ)研究則是解決水力機(jī)械在含泥沙水流等條件下運(yùn)行時的空化與顆粒聯(lián)合作用所引起的磨蝕問題的關(guān)鍵。本論文基于激光單空泡實驗臺,采用高速攝影方法,探討單空泡與顆粒在無限大空間和剛性壁面等邊界條件下的相互作用,定性和定量分析空泡動力學(xué)特征及其對顆粒運(yùn)動的影響。研究中搭建了激光單空泡實驗臺,該實驗臺主要由激光器、聚焦透鏡組、光源和高速相機(jī)等四部分組成。該實驗臺產(chǎn)生的空泡表面光滑且球形度較好�；谠搶嶒炁_,首先對無限大空間內(nèi)單空泡與單顆粒間相互作用進(jìn)行了實驗。實驗發(fā)現(xiàn),空泡在固定顆粒附近演變時,其動力學(xué)特征主要受特征距離χ（空泡觸發(fā)位置中心與固定顆粒的最近距離/空泡最大半徑）和粒徑比β（固定顆粒半徑/空泡最大半徑）的影響。當(dāng)β=1.5,1.1＜χ≤1.5時,空泡反彈時出現(xiàn)反向射流現(xiàn)象。而當(dāng)空泡與棉線牽引顆粒相互作用時,空泡動力學(xué)特征和顆粒運(yùn)動主要受特... 

【文章頁數(shù)】：149 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
創(chuàng)新點
第1章 緒論
    1.1 論文研究背景和意義
    1.2 相關(guān)研究進(jìn)展
        1.2.1 空化產(chǎn)生機(jī)理研究
        1.2.2 空泡動力學(xué)研究進(jìn)展
        1.2.3 空化與顆粒相互作用研究現(xiàn)狀
    1.3 論文主要研究內(nèi)容
第2章 激光誘導(dǎo)單空泡實驗系統(tǒng)
    2.1 實驗臺簡介
    2.2 實驗穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性驗證
        2.2.1 無限大空間內(nèi)單空泡自由潰滅
        2.2.2 剛性壁面附近空泡動力學(xué)特征
    2.3 本章小結(jié)
第3章 無限大空間內(nèi)單空泡與單顆粒相互作用
    3.1 固定顆粒附近空泡動力學(xué)特征
    3.2 固定顆粒尺寸對空泡動力學(xué)特征影響
    3.3 空泡與棉線牽引顆粒相互作用
    3.4 本章小結(jié)
第4章 剛性壁面附近空泡與棉線牽引顆粒相互作用
    4.1 剛性壁面影響下空泡與棉線牽引顆粒相互作用
    4.2 空泡-棉線牽引顆粒-剛性壁面相互作用分析
        4.2.1 空泡動力學(xué)特征分析
        4.2.2 顆粒運(yùn)動分析
    4.3 本章小結(jié)
第5章 空泡-棉線牽引顆粒-固定顆粒間相互作用
    5.1 棉線牽引顆粒位置對空泡-棉線牽引顆粒-固定顆粒相互作用的影響
    5.2 固定顆粒位置對空泡-棉線牽引顆粒-固定顆粒相互作用的影響
    5.3 空泡-棉線牽引顆粒-固定顆粒相互作用分析
        5.3.1 空泡動力學(xué)特征分析
        5.3.2 顆粒運(yùn)動分析
    5.4 本章小結(jié)
第6章 空泡與液體中自由下落顆粒相互作用
    6.1 無限大空間內(nèi)空泡與液體中自由下落顆粒相互作用
        6.1.1 空泡與液體中自由下落顆粒相互作用
        6.1.2 液體中自由下落顆粒運(yùn)動機(jī)制分析
        6.1.3 空泡動力學(xué)特征及液體中自由下落顆粒運(yùn)動分析
    6.2 剛性壁面影響下空泡與液體中自由下落顆粒相互作用
        6.2.1 空泡-液體中自由下落顆粒-剛性壁面相互作用
        6.2.2 液體中自由下落顆粒運(yùn)動分析
    6.3 本章小結(jié)
第7章 結(jié)論與展望
    7.1 主要結(jié)論
    7.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
附錄A 本文中使用的符號及意義
附錄B 球形顆粒質(zhì)心識別
附錄C 本文中相關(guān)參數(shù)計算
致謝
個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3725449