空蚀诱发相变对金属材料抗空蚀性能的影响

用旋转圆盘试验机研究了4种金属材料的抗空蚀性能。结果表明：亚稳态金属材料Fe-Mn-Si合金，Fe-Cr-Mn-Ni和Fe-Cr-Ni不锈钢空蚀中分别诱发了密排六方晶体结构马氏体和体心立方晶体结构马氏体，其抗空蚀性能依次分别为0C13Ni5Mo的不锈钢的7．3倍，1．8倍和1．6倍；空蚀诱发马氏体相变有助于提高材料的抗空蚀性能，并与空蚀过程中动态相变对应力的响应密切相关；马氏体相变及其逆转变引起的能量耗散和伪弹性大大提高了Fe-Mn-Si合金的抗空蚀性能。     

离心泵空蚀湍流的非定常数值模拟

为了研究离心泵内部的空蚀流动,结合Fluent软件中的空蚀模型和混合流体两相流模型,对离心泵流道内的三维湍流空蚀流场进行非定常数值模拟.根据模拟计算结果的液相和空泡相流动特征,预测离心泵在设计工况下运行时流道内空蚀发生的位置和程度;通过分析空蚀发生过程中叶片上的压力分布,揭示出离心泵流道内空蚀流场的内在特性,并可对泵的性能进行预估.     

初生空蚀数速度效应的实验研究及理论分析

通过对砂浆材料初生空蚀数速度效应的实验研究，说明初生空蚀数的确存在明显的速度效应。根据空泡动力学原理，对初生空蚀数速度效应进行了理论分析。提出了预测初生空蚀数速度效应的方法，并与具体的实验结果进行了比较。     

基于CFD的水轮机导叶空蚀研究

针对水轮机导叶的磨蚀破坏问题设计了模型试验,应用流体动力学控制方程和标准的k-ε湍流模型方程对不同导叶开度工况进行了数值模拟,结果表明模型试验导叶开度在15°到20°时可能发生空化,且主要空化区域为导叶侧面中部,以此区域作为空蚀防护的主要检测区域;在0°-20°范围内随着导叶开度的增大,空化空蚀越严重。计算结果与试验十分吻合。     

内燃机缸套空蚀的原因分析

为延缓与预防内燃机缸套空蚀，对引起内燃机缸套空蚀的原因进行了分析，指出了导致内燃机缸套空蚀的几个主要因素，这对延缓与预防缸套空蚀具有指导意义。     

空化和空蚀机理及其影响因素

对空化和空蚀现象的机理和影响因素进行了综合论述，包括空化初生、空化数、空化初生影响因素、空蚀破坏机理、空蚀试验方法、空蚀影响因素、空化噪声等，为进一步深入研究和应用空化空蚀现象打下基础。     

高比转数离心泵叶轮内空蚀两相流动的数值模拟

为了研究高比转数离心泵内部的空蚀流动,采用完整空化模型和混合流体两相流模型对比转数为177的离心泵全流道内空蚀流动进行定常数值模拟.根据计算结果,分析液相和空泡相主要流动特征及叶片上的静压分布,揭示叶轮内空蚀两相流场的内在特征,结果表明预测得到的空蚀现象与实际离心泵受空蚀现象的影响与破坏情况基本一致.     

内燃机缸套空蚀的延缓与预防措施

在内燃机缸套空蚀的原因分析基础上，综述了影响内燃机缸套空蚀的各种因素，提出了延缓与预防内燃机缸套空蚀的可行措施以及维修与管理中应注意的几个问题。     

受控喷丸对水轮机空蚀的作用

水机空馈破坏具有典型的机械疲劳破坏特征,针对其特点,提出采用受控喷丸工艺来减弱水轮机空蚀强度,延缓空蚀的发展,受控喷丸工艺是提高材料表面疲劳强度的有效方法,对水轮机过流部件采用受控喷丸处理,可提高水轮机抗空蚀性能,延长水机过流部件的使用寿命。     

不锈钢空蚀磨蚀的形貌特征研究

本文利用转盘、高头水洞、ＳＥＭ、光学金相、ＥＤＡＸ和波谱等研究了奥氏体不锈钢表面发生纯空蚀、纯磨蚀、空蚀磨蚀共存、静水和动水腐蚀的形貌特征以及某些奇特现象；分析对比了黄河水轮机叶片的原体形貌；讨论了空蚀的机制。     

ESWL中的空化效应

基础理论分析、数值模拟、体外实验及临床实践均说明体外冲击波粉碎结石技术(ESWL)中的空化现象既是碎石的主导机制之一,也是人体组织损伤的主要因素之一.对ESWL中的空化效应迄今为止的研究作了综述,为进一步研究ESWL奠定基础.ESWL中空化效应的研究还面临着很多的困难和挑战,需要理论研究的深入,数值方法的创新以及实验技术的不断改进,还必须进行大量严格的临床实验.与理论分析和实验技术条件相比,数值模拟是研究ESWL中空化现象的一种经济而安全的方法.     

新型内藏式文丘里管空化发生器空化特性

为解决工业实际应用中串联文丘里管只有单级发挥作用,而并联文丘里管空间占用大且空化性能不佳的问题。提出了一种新型内藏式文丘里管,并采用数值模拟的方法针对该结构的空化特性进行研究,研究了入口压力、内部小型文丘里管入口角度、出口角度、喉径与管径比、喉径与喉长比等参数对其空化性能的影响,研究结果表明:随着入口压力的升高,管内空化发生面积逐渐增大,当压力达到0.7MPa时,文丘里管内的空化性能达到最大;通过对内部小型文丘里管的不同结构参数研究确定,当入口角度为40°,出口角度为18°,喉径与管径比为0.6,喉径与喉长比为2时,新型内藏式文丘里管的空化性能达到最大。该研究可为新型内藏式文丘里管设计及其应用提供一定参考。     

大型轴流泵空化特性的数值模拟

为了研究大型立式轴流泵内部的空化特性问题,选取幸福泵站中叶轮直径为2.80m的机组作为研究对象,分别进行了试验研究和数值模拟,计算结果与试验结果相吻合,验证了数值模拟的准确性,得到该泵的汽蚀余量为4.86m,临界空化压力为48.50kPa。模拟结果表明:在泵的进口压力从47.00kPa下降到42.00kPa的过程中,空化持续长度从0.24迅速变化到1,空化迅速扩散至整个叶片;当流量大于设计值时,空化只发生在工作面靠近叶片进口边处,而当流量小于设计工况时,空化主要发生在叶片吸力面,且当液流角β′1小于翼型最大厚度处斜率所对应的角度α时,叶片吸力面形成1个空化区域,当β′1大于α时,叶片吸力面将会形成2个空化区域;当大型轴流泵发生空化时,增大进口压力至临界空化压力以上可以有效消除内部空化现象;通过调整运行流量至设计流量附近,可以有效减弱泵内部的空化程度。     

热力学效应对液氮空化流动的影响

为了研究低温流体空化流动特性,采用数值计算的方法研究了液氮空化流动特性.计算中应用二次开发方法在商业软件CFX中引入修正的Kunz空化模型及能量方程,其物性参数随流场温度变化而不断更新.对绕翼型和对称回转体在液氮中的空化流动进行了计算,基于计算结果分析了热力学效应对空化特征的影响.结果表明,计算与实验的结果基本一致.当液氮工作温度接近临界点时,热力学效应更加显著.它主要表现在空穴变短、蒸气体积分数减少和汽液界面变得模糊.在空化产生的区域,流场的温度由于吸收蒸发潜热降低,在空穴尾部区域,空穴溃灭释放潜热而导致温度升高.同时发现,由于热力学效应温降在0.5～2.5K之间.     

云状空化流动数值模拟的空化模型评价

为深入了解空化模型对云状空化流动计算的影响,分别采用Kubota,Singhal,Merkle,Kunz四种不同的空化模型对绕水翼的云状空化流动进行了数值模拟,获得了空穴形态和升、阻力等流场动力随时间的变化特性. 通过与实验结果的对比表明,这四种空化模型均可以准确地捕捉云状空化区域的空穴形态和空泡脱落的非定常细节;不同空化模型对计算所得的空穴形态和长度、绕翼型速度矢量场、升阻力均有影响, 但对流场动力特性的主要频谱分布影响不大.     

附着空化流动的模型和算法

提出了一种改进的空化模型和算法，同时耦合考虑黏性效应的Navier-Stokes方程求解方法，用数值研究了附着空化流动．提出的空化模型和算法将气相／液相界面作为流动区域的自由界面，并满足当地气相压力进行处理，空化空腔的形状通过迭代计算进行修正得到，不仅考虑了流场的压力分布，而且考虑了气相／液相界面处的压力梯度信息．采用具有试验数据的半球形头部圆柱体空化绕流作为算例，考核了所提出空化模型和算法的网格无关性，并研究了迭代修正格式中松弛因子对算法精度和计算效率的影响特性．研究表明，圆锥形头部圆柱体空化绕流的数值模拟结果与其试验数据吻合良好，证明了所提出的空化模型和算法的可靠性。     

轴流泵模型汽蚀特性的数值模拟

利用ANSYS CFX11.0软件,采用标准k-ε湍流模式封闭雷诺应力项,使用匀相多相流模型和Zwart-Gerber-Belamri空化模型对轴流泵模型的汽蚀特性进行三维定常数值模拟,计算得到的流量-必需汽蚀余量（net positive suction head,NPSH_r）曲线与试验结果趋势一致.另外,分析了工况和NPSH对轴流泵汽蚀特性以及泵内汽蚀形态的影响.     

非线性超声场中医用微泡的空化预测研究

以两种常见医用微泡的实验材料为计算参数,利用修正的Rayleigh-Plesset方程,对粘滞流体中不同半径的医用微泡在非线性超声波驱动下的空化行为进行了数值仿真.结果表明:一定驱动声频下,声压越大,医用微泡的空化概率越大,且向半径减小的方向移动,其空化概率受微泡材料参数影响也较大;同时,声作用周期个数越多,空化概率越大.当声作用周期个数增到一定数量时,其空化概率达到饱和.     

泵喷推进器非定常空化性能数值模拟分析

摘要： 基于均质多相流的RANS(Reynolds Averaged Navier Stokes)方程,采用分块网格技术生成高质量结构化网格,同时结合剪切应力SST（Shear Stress Transport）k－ω湍流模型和Z G B(Zwart Gerber Belamri）空化模型以对NACA66翼型进行了定常流空化性能数值模拟,数值计算结果与实验值吻合良好,验证了数值计算法的实用性与可靠性.在此基础上,利用URANS(Unsteady Reynolds Averaged Navier Stokes）方程和滑移网格技术,对装有泵喷推进器的无人水下航行器（Unmanned Underwater Vehicle,UUV）进行了非定常流空化性能数值模拟与分析.计算结果表明,数值模拟可以较为精确地预测泵喷推进器空化现象的起始与发展、形状与位置等特性;空化现象发生时,泵喷推进器效率出现明显的降低且达到20%以上;UUV表面与定转子叶片的压力分布较为合理,与空化现象吻合;转子叶顶区域压力面与吸力面之间的压差引起了顶隙梢涡与顶隙空化,造成了泵喷推进器效率进一步的损耗.     

叶顶间隙对喷水推进轴流泵空化性能影响

采用标准k-ε湍流模型和Mixture多相流模型对喷水推进轴流泵五种不同叶顶间隙下的流场进行数值模拟;并对其不同叶顶间隙下的空化性能进行分析。结果表明,随着装置空化余量的降低,空化最先在叶轮进口轮缘附近发生;然后逐渐向叶轮出口边、轮毂及压力面方向扩展开去。随叶顶间隙的增大,临界空化余量逐渐增大;且叶片吸力面空化面积增大,抗空化性能下降;叶顶间隙的存在导致叶轮出口轴向速度在靠近间隙的20%叶高区域降低;在相同装置空化余量下,叶轮出口轴向速度下降的速度随叶顶间隙值的增大而加快。