非定常的空化現(xiàn)象涉及到汽液兩相工質(zhì)的質(zhì)量傳遞、大尺度湍流脈動,以及空化區(qū)域的可壓縮性,包含了空穴初生、發(fā)展、斷裂、脫落和最終的潰滅,是一種復雜的非定常運動。因此,涉及到核電站、船舶推進、高速水中兵器、水電站等多個領(lǐng)域安全穩(wěn)定運行的空化研究受到極大關(guān)注。而如何削弱空化的發(fā)展,進而抑制空穴的脫落,一直以來是水力機械研究的重點和難點課題。本文以延緩和抑制空化發(fā)展及空穴脫落,提高水力部件安全性為出發(fā)點,提出采用水翼表面射流抑制空化和水翼表面特殊構(gòu)型削弱空化的新思想和新結(jié)構(gòu),針對多個工程領(lǐng)域迫切需要解決的空化抑制關(guān)鍵問題,研究非定�？栈鲃拥目刂萍夹g(shù)及抑制機理。基于空化水洞的可視化實驗平臺,采用高速錄像技術(shù)和粒子圖像測速系統(tǒng),針對非定常空化流動特點,開展了原始水翼、主動射流水翼、特殊構(gòu)型水翼的系列空化流動實驗研究,測量和分析了不同空化階段水翼周圍非定�？栈螒B(tài),以及空化流動的運動學特性參量;建立了基于密度修正的RNG k-ε湍流模型,結(jié)合Schnerr-Sauer空化模型,開展對繞水翼的非定�？栈鲃拥臋C理分析。開展了繞流NACA66（MOD）水翼的非定�？栈鲃犹匦詫嶒炑芯�,揭示了云空化的非定... 

【文章來源】：大連理工大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：145 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２空穴長度與＜７／２？之間的關(guān)系??Ｆｉｇ．１．２?Ｃａｖｉｔｙ?ｌｅｎｇｔｈ?ｐｌｏｔｔｅｄ?ａｓ?ａ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ａ／２ａ??

．２．３空泡動力學描述??空泡動力學的研究大都是在Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｐ丨ｅｓｓｅｔ方程的基礎(chǔ)上開展的。１９１７年，雷利??ａｙｌｅｉｇｈ）在研究真空球形的無窮遠流場的流動問題時，利用能量守恒原理忽略液體粘性??表面張力，同時假定流體不可壓，得出了氣泡表面遵循的方程（Ｒａｙｌｅｉｇｈ方程）［１７］：??＾＾＝，￥?＋?判２?（１，）??ｐ，?ｄｌ２?２＼ｄｔ）??其中／＾為空泡表面壓力，為距空泡無窮遠處的主流場壓力，Ａ為空泡周圍液體??度，７？為空泡的半徑。??１９５１年Ｐｌｅｓｓｅｔ年在方程中增加了粘性項和表面張力項，完善了泡動力學方程，得??了著名的Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｐｌｅｓｓｅｔ方程：??－５－??

片空化的前緣應該在最小壓力點處［３Ｗ３］。但實際上，Ｆｒａｎｃ等人基于ＮＡＣＡ１６０１２翼型??結(jié)構(gòu)，通過數(shù)值計算和試驗觀察發(fā)現(xiàn)片空化的前緣位置一般在其下游的層流分離點或轉(zhuǎn)??捩區(qū)附近，更精確的實驗觀察表面片空泡的前緣在邊界層分離點下游。如圖１．４和圖１．５??所示。為此，Ｆｒａｎｃ等人提出如果沒有層流分離，就沒有片空化的存在。利用這一準則，??有可能確定實際空化的起始位置，繼而揭示空化發(fā)生的控制機理［３４］。??Ａｔｔａｃｈｅｄ?ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｂｏｕｎｄａｒｙ?ｌａｙｅｒ??Ｔｒａｉｌｉｎｇ?ｅｄｇｅ??ｌａｍｉｎａｒ?ｂｏｕｎｄａｒｙ?ｌａｙｅｒ?＼?Ｕ?｜?＾１＂＇?｜?｜??，〇５：?：?ｉｒ?丨：??Ｃ?「?Ｒｒ￣?３０００００．?－?＼２＼．?Ｉ?：?ｊ！???／？ｒ－?６０００００?Ｔｕ?－?１．３５％．?Ｉ?；?�。�????Ｒｅ?－?１２０００００?Ｔｕ?－?１．６５％．?Ｉ?１?ｌｊ?！?！?＿??ｈ：疆??一?１０?－５?０?５?１０??ａ?（ｄｅｇ．）??圖１．４不同攻角下邊界層特征點位置（ＮＡＣＡ１６０１２）??Ｆｉｇ．ｌ?．４?Ｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｏｆ?ｂｏｕｎｄａｒｙ－ｌａｙｅｒ?ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ?ｐｏｉｎｔｓ?ｖｅｒｓｕｓ?ａｎｇｌｅ?ｏｆ?ａｔｔａｃｋ（ＮＡＣＡ１６０１２）??進一步的研究表明，云空化現(xiàn)象的特征是片狀空腔長度來回自振蕩和在適當空腔長??度的（約為參考長度的４０％－６０％）云狀空腔的準周期性脫落，這種現(xiàn)象受固有不穩(wěn)定性??的發(fā)展所控制

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]軸流泵失速和空化流動特性及其性能改善研究[D]. 張睿.上海大學 2014
[2]水翼云空化及其控制機理研究[D]. 趙偉國.浙江大學 2012

碩士論文
[1]水翼表面微結(jié)構(gòu)設(shè)計及其對空化流場影響研究[D]. 羿琦.大連理工大學 2017
[2]基于相似理論研究回射流對空化形態(tài)影響規(guī)律[D]. 徐瑞鐸.大連理工大學 2016
[3]空腔流動機理分析及被動流動控制技術(shù)研究[D]. 王傳洲.大連理工大學 2013



本文編號：3288402