空化形成机理及技术应用研究进展

空化是液体特有的一种复杂流体动力学现象,研究空化机理具有十分重要的意义,涉及众多领域.本文从最新研究成果:空化初生、空化运动方程、空化流场的实验测量及空化流场的数值模拟等方面综合分析了空化现象形成的机理,介绍了空化技术在实践中的应用,且进一步对空化的研究做了展望.     

染色法测量超声空化场研究

简易、形象地评定声空化强度与分布是功率超声技术应用中的重要技术.本文利用染色法测量侧置换能器清洗水槽中声空化场,通过改变功率,对多种染色载板的染色效果加以比较,给出3种适合不同功率情形使用的染色载板,并提出染色法最佳观测时间和最佳观测方法.同时,研究了变频条件下清洗水槽中的空化分布.结果表明,连续变频下获得均匀的空化场.染色法能形象描述超声清洗设备和声化学反应器中的声空化分布,并且具有简单、直观、经济、可信度高的优点,是一种实际可行的声空化定性评价方法.     

激光诱导空化技术研究及应用

空化是一种常见的流体现象,人们试图通过各种方式来缓解甚至避免空化空蚀带来的危害。同时,人们也在研究如何将空化瞬间聚集的高能量转化为有利于工业生产的技术。随着激光技术的日益发展,激光诱导空化成为研究空化现象的重要手段,并广泛应用到众多领域,如微成形领域、材料强化、有机废水处理、生物医学领域等。文章综述了激光诱导空化的作用机理和其各个领域应用的研究进展,希望为激光诱导空化应用范围的进一步拓展和该技术的发展提供参考。     

螺旋桨空化初生的判定和空化斗的数值分析

摘要：
为了实现空化多相流模拟在螺旋桨空化初生和空化斗预报中的应用,采用改进Sauer空化模型和修正剪切应力输运(SST)湍流模型,对NSRDC4381桨的叶背和叶面片空化初生、梢涡空化初生和空化斗底线特征进行了模拟、校验和分析,提出了“当σ>σi时,叶梢截面压力系数分布不再改变”的空化初生判定准则,并分析了其适用范围. 同时,将空化斗由传统的三区细分为五区,以更准确地描述不同工况点的桨叶空化状态. 结果表明,在设计和非设计进速系数下,预报桨叶叶背和叶面不同叶截面的初生空化数均与实验值吻合较好;模拟梢涡空化初生再现了局部梢涡空化和导边梢涡空化同时存在的现象,证明了分别用叶背07 R截面和叶面04 R截面的片空化初生曲线来表征叶背和叶面可视梢涡空化初生的合理性. 空化初生判定准则适用于空化斗底线上方的叶背和叶面片空化区. 将空化斗底线下方区域进一步细分为叶背03 R至叶梢的片空化区以及叶背与叶面同时片空化区,以更好地在工程中应用空化斗来描述桨叶空化形态和求取空化航态的航速.     

噪声谱的无量纲特性

应用半球形轴对称头体做了一系列空化噪声实验,得到半球形头体在不同空化数及不同压力下的空化噪声谱．结果表明：头体的空化噪声总声级随空化数而变化,但噪声谱形具有明显的相似形．针对这种相似性,应用无量纲分析方法对噪声谱进行处理,提出了一个噪声声级与空化数的假设,将不同工况下的噪声谱归结到一条曲线上去．该曲线可以作为头体空化噪声谱的特征谱,该特征谱对头体在实际情况下的噪声谱测量具有一定的指导意义     

超声空化影响因素

在对超声空化的有关理论进行研究的基础上,研究、分析与总结了影响超声空化的液体若干物理参数、声场参数、环境压力等各种因素,为诸如超声空化清洗设备的研究、开发等超声空化技术的实际应用提供有效的帮助.     

水力空化技术在有机废水处理中的应用

综述射流空化和涡流空化在有机废水处理中应用的研究进展.水力空化技术在有毒、难降解有机污染水体的处理领域有潜在的应用前景.指出该技术在应用中存在耗能大等问题,提出以后的发展方向是与其他技术联用、改进装置等.     

空化水射流研究现状及其应用

综述了高压水射流技术发展及应用过程,认为空化水射流是一种富有发展前途的高效新型射流．通过对空化水射流机理、空化数和冲击压力两个重要空化参数的分析,显示了空化射流的潜在优势．实验表明人工淹没空化射流具有较强的冲蚀效果,并克服了靶距范围的不足．简要介绍了该技术应用于火箭发动机内脏固体推进剂清洗工程的射流系统设计．     

空化及其在杀菌中的应用

空化是一种非常复杂的现象,空化能够产生极高的瞬时压强与温度,从而能够带来众多的应用,但超声空化用于杀菌却仅仅停留在实验室研究阶段,超声杀菌的处理量是比较少的。描述了超声及水力空化杀菌机理,进行了不同条件下超声和水力空化杀菌实验。结果表明,超声空化与水力空化都有很好的杀菌效果,水力空化的处理量要比超声空化处理量大。     

噪声谱的无量纳特性

应用半球形轴对称头体做了一系列空化噪声实验，得到半球形头体在不同空化数及不同压力下的空化噪声谱。结果表明：头体的空化噪声总声级随空化数而变化，但噪声谱形具有明显的相似形。针对这种相似性，应用无量纳分析方法对噪声谱进行处理，提出了一个噪声声级与空化数的假设，将不同工况下的噪声谱归结到一条曲线上去。该曲线可以作为头体空化噪声谱的特征谱，该特征谱对头体在实际情况下的噪声谱测量具有一定的指导意义。     

超声空化清洗技术及其应用

在阐述空化、空化射流；超声空化及超声空化清洗技术的基础上，对声空化发生的过程及影响产生超声空化空穴的因素进行了研究与探讨，并论述了超声清洗技术的优越性，此外，还对该技术的发展前景及研究发展方向进行了展望。     

风琴管空化喷嘴流场数值模拟

 风琴管空化喷嘴是一种常见的空化射流喷嘴,利用喷嘴内部特殊结构形成产生空化效应,从而提高射流的打击效果,因此,研究空化喷嘴内部结构对形成的空化效应影响,有利于提高喷嘴的工作性能。本文利用多相流模型研究风琴管空化喷嘴,在出口压力为2MPa工况下,对不同入口压力下喷嘴的内流场进行了数值计算。结果表明,在正常工作压力8MPa情况下,喷嘴喉道位置出现局部低速区和低压区域,且空化位置出现在喉道截面突变位置。同时,研究了喷嘴喉道长径比和存在圆角情况下内部空化情况,发现增大喷嘴喉道长径比实际相当于增加了低压区域,有利于空化的产生;喷嘴喉道变径区域存在圆角会严重影响空化喷嘴的空化性能,且圆角半径越大,临界空化压力越大。     

超声空化影响因素

在对超声空化的有关理论进行研究的基础上，研究、分析与总结了影响超声空化的液体若干物理参数、声场参数、环境压力等各种因素，为诸如超声空化清洗设备的研究、开发等超声空化技术的实际应用提供有效的帮助。     

水力空化及其研究进展

概述了水力空化现象和水力空化技术在国内外的研究进展,提出了目前该领域存在的问题,指出了水力空化技术的发展趋势。     

铸铁的抗汽蚀性能及其关联因素

本文对铸铁的抗汽蚀性能及其关联因素进行了实验研究,认为石墨是铸铁汽蚀的破坏源,球墨铸铁的抗汽蚀性能优于普通灰铁的抗汽蚀性,灰铁基体组织的抗汽蚀性能以回火马氏体为最好,铁素体最差。经过实验得出增加片墨铸铁强度其抗汽蚀性能提高,增加球墨铸铁基体硬度时,抗汽蚀性能显著提高,铸铁中加入Cr1.00％,Mo0.50％,V0.100％,Re0.05％时,其抗汽蚀性能明显提高。含钒铸铁有较强的抗食盐水汽蚀能力。     

风琴管空化清洗喷嘴结构改进及数值分析

空化水射流是一种运用水机械"汽蚀"的原理来增强射流冲蚀效果的高效水射流技术,风琴管喷嘴由于具有良好的空化初生和空化打击效果而在该领域广泛使用。该喷嘴流场中收缩段入口壁面附近会由于压力的降低而产生较强空化现象,如果将喷嘴收缩段壁面边界向外部扩展,增大低压产生区域的作用范围,设计了圆弧段扩张口径的空化喷嘴,同时引入脉冲结构进行改进。采用CFD软件对相同参数下普通风琴管喷嘴和新型喷嘴进行流场分析。结果表明,新型喷嘴圆弧段内部的大漩涡流场更有利于空化产生,具有脉冲结构的新型喷嘴中漩涡区域的空化气泡能够较容易地随脉动水体喷出,且水射流具有较强的瞬时冲击力,因而喷嘴的空化清洗效果将会更显著提升。     

JZ-3型水轮机修复机器人动力学建模

JZ-3是专门用于修复被气蚀和磨损的水轮机转轮的机器人,由在导轨上移动的小车、三节机械臂和两个转动关节组成,有包括1个移动和5个转动的6个自由度.本文基于拉格朗日方程的功能平衡法,构建了JZ-3机器人的动力学模型,对其中的惯量项、重力项和雅可比矩阵等参量进行了深入分析,建立了相应的算法,为实现机器人力的自适应控制奠定了基础,并对-1g算式进行了修正.     

空化射流稠油降粘实验系统的设计与实验研究

本文利用空化射流技术开展了稠油降粘的实验研究。根据实验条件自行设计和制造了空化射流稠油降粘实验系统,并利用该实验系统研究了两种空化喷嘴及空化射流处理次数等参数对稠油降粘效果的影响,分析了稠油在空化射流处理前后粘度发生的变化。实验研究结果表明：两种空化喷嘴对稠油的降粘都有一定的作用,稠油粘度随着空化射流处理次数的增加逐渐降低。通过角形空化喷嘴和风琴管空化喷嘴处理后,稠油粘度最大降低52mpa?s和88mpa?s,降粘率分别为13.33%和18.49%。实验验证了空化射流技术可以一定程度的改变稠油的性质,实现稠油的降粘,改善稠油的品质,在合理运用下可以成为一种稠油降粘的新方法。     

变幅杆式超声波声场分布测量

以某钢厂180 t钢包为原型,在钢包水模内进行超声场空化强度及声场分布分析;采用金属薄膜腐蚀法,测量研究超声空化强度及其分布,从空化角度对形成的声场分布进行探讨。实验结果表明:超声波空化场在工具杆周围以径向辐射为主,在工具杆底端的空化场呈圆锥状分布;在超声搅拌的过程中,空化泡群产生在超声波的波腹位置,产生后沿任意方向作直线运动,在运动的过程中伴随着空化泡的聚集、长大、崩溃等过程,正是因为这些剧烈的变化以及崩溃过程产生的微射流改善搅拌效果。