空化流动图像处理程序设计及其应用

针对空化实验图像的特点,运用数字图像处理技术,设计了图像处理函数,开发了具有多种功能的空化形态专用图像分析软件.用该软件对绕超空化水翼空化流动图像进行分析,提取了空化区轮廓和空化边界线,绘制了空化区域的面积和亮度曲线,并由图像亮度的变化得出了空化流动的周期.结果表明,设计的空化图像分析软件能够定量分析空化流动结构和变化过程,提高了处理空化流动形态的可靠性和效率,为深入讨论空化流动的机理提供了有效方法.     

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.     

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.     

水力空化装置的优化设计

根据水力学原理,本试验设计并建立了一套实用有效的水力空化装置.采用了不同几何尺寸的孔板作为水力空化发生器,研究了进口压力、流量、孔内流速、孔板的厚度与孔径之比及孔板过流总面积与管道横截面积的比值对空化数的影响;分析了本实验装置的水流空化状态:本实验装置能产生空化现象.亚甲基蓝分光光度计法,能成功捕捉到水力空化产生羟自由基,是定量检测空化自由基简易可行的有效方法;空化程度随空化数的减小而增强;分析了空化数对羟自由基浓度的影响,寻求最优空化强化条件;水力空化系统的压力、孔内流速等参数及空化器结构的优化设计对空化强化效应的影响表明:进口压力越大,孔内流速控制在14 m/s,/δd为3,为0.07时,空化效果较好.图8,表4,参10.     

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。     

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。     

空化技术在废水处理中的研究进展

概述了空化降解机理和空化技术的研究进展,提出了空化技术今后研究的方向,对进一步研究空化现象有一定的参考价值。     

附着空化流动下离心泵水力性能数值预测

采用改进的空化模型和算法，同时耦合黏性Reynolds-Averaged Navier-Stokes方程求解技术，对空化流动条件下离心泵的水力性能进行了数值预测研究．采用具有试验数据的拱形头部圆柱体空化绕流考核了所提出的空化模型和算法的准确性和可靠性．采用数值方法研究了不同流量系数下离心泵水力性能与空化系数之间的关系，预测了空化系数对离心泵叶轮表面附着空化气泡形状的影响．数值结果表明，在相同的流量系数下，存在着临界空化系数，在临界空化系数时离心泵的水力性能突然下降，空化系数越小，离心泵叶轮表面的附着空化空腔越大，同时造成水力性能下降的越快．研究结果证明了所提出的空化模型和算法能够应用干水力流体机械宅化流动时的性能预测。     

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.     

绕圆盘钝体空化绕流现象的试验与数值模拟

通过试验研究与计算流体力学(CFD)数值分析相结合的方式深入研究了在不同空化阶段,绕圆盘钝体的非定常空化流动现象。试验和计算中,保持雷诺数不变,通过改变环境压强获得了不同空化数。试验在高速空化水洞中完成,采用高速摄像技术观测了各个空化阶段绕圆盘钝体的空穴形态,数值计算采用了汽-液两相的均相流模型,湍流模型和空化模型均分别采用基于密度函数分域的闭合方式,数值计算结果与试验结果吻合较好。研究结果表明,在不同空化阶段,绕圆盘钝体非定常空化流场呈现不同的阶段性特征,空化流场结构与形态存在很大的差异,随着空化数的减小,空化流场经历了小尺度空泡团的脉动—不稳定团状空化—稳定超空化等阶段,在空化的发展过程中,存在强烈的汽、液相间的质量和动量交换。     

常压下淹没自振空化射流冲蚀岩石效果的试验研究

本文对常压下淹没自振空化水射流进行了试验研究,着重研究了风琴管空化喷嘴的冲蚀效果及其影响因素。对自振空化喷嘴的结构关系和设计模式进行了理论推导,并用半理论的方法对风琴管空化喷嘴和脉冲空化喷嘴进行了设计。用风琴管空化喷嘴、脉冲空化喷嘴和锥形喷嘴做了不同喷距时的冲蚀人造砂岩试验,得出了喷距影响规律。研究结果表明,自振空化喷嘴的冲蚀效果明显优于锥形喷嘴。在此基础上,通过对常压下风琴管空化喷嘴的冲蚀效果及其影响因素的研究,得出了一些规律性结果,为喷嘴优化设计提供了依据,使自振空化射流在工业上得到了广泛的应用。     

绕圆盘空化器空化流动及阻力特性的数值分析

应用基于滤波器的湍流模型(FBM)对绕圆盘空化器空化非定常流动和阻力特性进行了数值计算和分析. 计算中雷诺数保持不变,通过改变来流压强获得不同的空化数;FBM模型通过二次开发嵌入至商业软件CFX中. 结果表明,随着空化数的减小,绕圆盘空化器的空化区域由与空化器分离转变为附着于空化器;大空化数时,尾迹中更明显的旋涡分布将增强空化器所受阻力的周期性和波动性;随着空化数减小,圆盘空化器所受阻力变得稳定.     

水力空化技术的实验研究

设计了1套实用有效的水力空化实验装置;建立了空化自由基捕捉新方法;并利用亚甲基蓝溶液研究了羟自由基产量与空化强度的关系以及各种因素对空化自由基产量的影响;探索了最优空化强化条件.     

空化噪声特性实验研究

利用不同类型的轴对称头体和ＮＡＣＡ１６０１２翼型做了一系列空化噪声实验,得到轴对称头体在不同空化数及不同速度下的空化噪声谱及翼型在不同的攻角下的空化噪声谱．这一系列的噪声谱表明,各种轴对称头体的空化噪声总声级随空化数的减小而升高,但噪声谱形具有明显的相似形;翼型在片空化、泡空化和云雾空化状态下所辐射的噪声谱存在明显的差别．噪声总声级的变化较为复杂,由泡空化状态转换到片空化状态,空化数虽然减小,但总声级会突然降低．针对翼型在泡空化状态下所辐射噪声谱的特征,利用单空泡溃灭理论进行了尝试性的解释和说明．     

考虑当地流动特征的Zwart-Gerbera-Belamri空化模型改进及应用

为减小Zwart-Gerbera-Belamri空化模型中经验参数取值对数值模拟结果的影响,基于当地流动特征修正了Zwart-Gerbera-Belamri空化模型.联立Realizable k-ε湍流模型,分别采用修正前后的Zwart-Gerbera-Belamri空化模型对二维NACA0009 MOD水翼空化流场进行了数值模拟,空化数范围为0.75~0.90.并采用修正前后的Zwart-Gerbera-Belamri空化模型对二维Clark-Y水翼的初生空化、片状空化、云空化进行非定常数值模拟,空化数范围为3.00~0.55.将数值模拟结果与已有实验结果进行对比,结果表明:引入当地流动特征可以有效减小Zwart-Gerbera-Belamri空化模型中的气泡半径及气核体积分数的取值对数值模拟结果的影响,且修正后的空化模型能够捕捉不同空化数下绕Clark-Y翼型的时均升阻力系数的变化趋势.      

用三种方法研究双频超声空化增强效应

分别使用TA荧光法、碘释放法和电学法对28kHz分别与1．04MHz和1．7MHz组成的双频超声辐照系统的空化增强效应进行了研究．结果表明，双频超声辐照能明显增强空化效应，其声空化产额均显大于各频率单独辐照方式的声空化产额之代数和．对双束超声空化增强效应的机理从3个方面进行了分析：(1)双频辐射增强样品的机械振动，有助于更多的空气经液体表面进入液体而导致空化核增加；(2)在双频超声作用下，各自产生空化过程，当各自空化内爆时，会产生许多新的空化核，这些空化核为另一频率的空化提供了更多与其共振频率接近的空化核；(3)由于气泡在低频负压相内准静压力减小，从而降低丁空化的阀值．而在低频的正压相内，气泡的内爆强度增加，因而提高了其声空化产额．     

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     

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。     

不同内轴类型环隙型水力空化器空化效果的数值模拟

运用计算流体力学软件Ansys Fluent,采用Schnerr-Sauer空化模型,对环隙型空化器中3种不同类型内轴的水力空化效果进行数值模拟,得到了空化发生器内部压力云图、速度云图、气含率分布等数据.结果表明:不同类型内轴对流体速度峰值影响不大;但对高流速区范围有影响,球形内轴空化器空化效果优于锥形内轴空化器,锥形内轴空化器空化效果优于梨形内轴空化器;高气含率区域发生在内轴壁面处.     

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。