空化泡与球形颗粒联合作用机理实验研究

发布时间：2022-12-23 21:27

　　空化现象广泛地存在于自然界中,当空化泡周围存在不对称的边界条件时,空泡就会非对称破裂,形成射流,并伴随产生多个冲击波。目前,有关空泡在刚性壁面、弹性壁面和自由液面附近的动力学特征已有很多研究,但缺乏对各种边界条件下空泡与颗粒间相互作用的深入研究,而这些基础研究则是解决水力机械在含泥沙水流等条件下运行时的空化与颗粒联合作用所引起的磨蚀问题的关键。本论文基于激光单空泡实验台,采用高速摄影方法,探讨单空泡与颗粒在无限大空间和刚性壁面等边界条件下的相互作用,定性和定量分析空泡动力学特征及其对颗粒运动的影响。研究中搭建了激光单空泡实验台,该实验台主要由激光器、聚焦透镜组、光源和高速相机等四部分组成。该实验台产生的空泡表面光滑且球形度较好。基于该实验台,首先对无限大空间内单空泡与单颗粒间相互作用进行了实验。实验发现,空泡在固定颗粒附近演变时,其动力学特征主要受特征距离χ（空泡触发位置中心与固定颗粒的最近距离/空泡最大半径）和粒径比β（固定颗粒半径/空泡最大半径）的影响。当β=1.5,1.1＜χ≤1.5时,空泡反弹时出现反向射流现象。而当空泡与棉线牵引颗粒相互作用时,空泡动力学特征和颗粒运动主要受特... 

【文章页数】：149 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
创新点
第1章 绪论
    1.1 论文研究背景和意义
    1.2 相关研究进展
        1.2.1 空化产生机理研究
        1.2.2 空泡动力学研究进展
        1.2.3 空化与颗粒相互作用研究现状
    1.3 论文主要研究内容
第2章 激光诱导单空泡实验系统
    2.1 实验台简介
    2.2 实验稳定性与准确性验证
        2.2.1 无限大空间内单空泡自由溃灭
        2.2.2 刚性壁面附近空泡动力学特征
    2.3 本章小结
第3章 无限大空间内单空泡与单颗粒相互作用
    3.1 固定颗粒附近空泡动力学特征
    3.2 固定颗粒尺寸对空泡动力学特征影响
    3.3 空泡与棉线牵引颗粒相互作用
    3.4 本章小结
第4章 刚性壁面附近空泡与棉线牵引颗粒相互作用
    4.1 刚性壁面影响下空泡与棉线牵引颗粒相互作用
    4.2 空泡-棉线牵引颗粒-刚性壁面相互作用分析
        4.2.1 空泡动力学特征分析
        4.2.2 颗粒运动分析
    4.3 本章小结
第5章 空泡-棉线牵引颗粒-固定颗粒间相互作用
    5.1 棉线牵引颗粒位置对空泡-棉线牵引颗粒-固定颗粒相互作用的影响
    5.2 固定颗粒位置对空泡-棉线牵引颗粒-固定颗粒相互作用的影响
    5.3 空泡-棉线牵引颗粒-固定颗粒相互作用分析
        5.3.1 空泡动力学特征分析
        5.3.2 颗粒运动分析
    5.4 本章小结
第6章 空泡与液体中自由下落颗粒相互作用
    6.1 无限大空间内空泡与液体中自由下落颗粒相互作用
        6.1.1 空泡与液体中自由下落颗粒相互作用
        6.1.2 液体中自由下落颗粒运动机制分析
        6.1.3 空泡动力学特征及液体中自由下落颗粒运动分析
    6.2 刚性壁面影响下空泡与液体中自由下落颗粒相互作用
        6.2.1 空泡-液体中自由下落颗粒-刚性壁面相互作用
        6.2.2 液体中自由下落颗粒运动分析
    6.3 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 主要结论
    7.2 研究展望
参考文献
附录A 本文中使用的符号及意义
附录B 球形颗粒质心识别
附录C 本文中相关参数计算
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果
学位论文数据集



本文编号：3725449