低温诱导轮空化特性数值计算研究

为研究低温诱导轮的空化性能,对液氮诱导轮空化流动进行了数值计算研究.数值计算采用了考虑旋转修正的FBM湍流模型和考虑热力学修正的Singhal空化模型.数值结果与实验进行对比,验证了数值计算方法的准确性.结果表明,随着空化数的降低,诱导轮空化分为无空化、间隙空化以及回流涡空化三个典型阶段.在研究选取的温度区间内（77.5 K≤T≤83 K）,诱导轮不同空化阶段的分界点几乎不随温度变化.随着液氮温度的升高,诱导轮内部空穴体积呈现先增后减的趋势.对诱导轮空化热力学效应进行分析表明,当液氮温度较低时,热力学效应不显著,韦伯数主导着空化的发展;当液氮温度较高时,热力学效应增强,从而抑制了诱导轮内部空化的发展.      

槛下分散输水系统在高水头船闸中的应用

通过优化阀门和门楣体型、设置门楣通气管、合理设计门槽尺寸、阀门间歇开启的灌、泄水方式，以控制最大流量；采用顶部突扩的廓道体型，在输水系统构筑物设计中采取水流得到充分消能的措施，解决了高水头船闸槛下分散输水系统应用中的空化、消能等水力学问题。     

热冲击下粘-弹塑性材料的热空化

理论分析了粘-弹塑性材料的热空化问题.引入对数应变描述塑性区域不可压理想大变形,在粘弹性区采用了小变形理论,由此给出了含单一微孔无限大粘-弹塑性介质中微孔增长问题的数学模型,通过积分方法得到了微孔增长问题的解析解,并推导出了动界面的非线性演化方程.数值算例分析了铝合金材料的热冲击温度、升温率、粘性等因素对于动界面移动规律和微孔动态增长的影响,并且得到了热空化临界温度.      

激光间接驱动聚变内爆流体不稳定性研究

激光间接驱动惯性约束聚变(ICF)内爆过程多层靶球各个界面发生的流体力学不稳定性是影响聚变点火成功的关键因素.为深入了解内爆过程这样不稳定性的发生、发展和它对聚变点火的影响,研制成了研究内爆多介质辐射流体力学过程的高精度二维(局部三维)大型LARED-S程序,并在长期研究实践中不断发展和改善.该程序模拟结果与不稳定性线性和弱非线性解析结果,以及非线性激波管实验结果都很好符合.应用这一程序,进行了大量数值模拟研究,结合理论模型分析,获得了大量流体力学不稳定性发展和演化的重要结果和物理规律认识.获得了具有不同密度、速度、磁场分布的Rayleigh-Taylor(RT)和Kelvin-Helmholtz(KH)不稳定性的线性增长率,以及它们在不可压缩条件下的弱非线性发展的解析解,表明了两者在不同Froude数、密度过渡层厚度、速度剪切层下的竞争关系;通过数值模拟,发现弱预热条件下烧蚀RT不稳定性二次谐波非线性发展导致不稳定增长尖钉(Spike)断裂的重要过程;数值模拟进一步揭露了强预热条件下,烧蚀RT不稳定性非线性发展导致不稳定增长尖钉出现射流状结构,气泡发生加速;还发现强烈的电子热传导使初始单模扰动的KH不稳定性大大削弱,然而却可能使两模扰动非线性发展增大混合尺度.在神光II激光装置上开展了一系列烧蚀RT不稳定性实验.平面靶烧蚀加速飞行轨迹实验结果与LARED-S模拟结果的比较表明腔壁辐射源能流明显小于激光注入孔的辐射能流,且辐射源的非平衡Planckian谱对靶的飞行轨迹和扰动增长有重要影响.实验分别观测到初始小扰动幅度烧蚀RT明显的增长和初始大扰动幅度尖钉变窄和气泡变宽的清晰物理图像.通过提高空间分辨率,实验获得了二次和三次谐波的增长数据.模拟结果与实验结果相符合.神光II激光装置上开展的流体不稳定性实验考核了LARED-S程序的一维和二维计算.在上述理论和实验认识基础上,进行了ICF聚变点火靶物理研究.主要研究靶丸内外表面单球谐模扰动、辐射不对称性、内爆热斑界面不稳定性、黑腔辐射M带以及氘氚(DT)主燃料低阶模面密度不均匀性等物理过程对ICF内爆流体不稳定性的影响.对于ICF间接驱动初始烧蚀层外表面和DT冰内表面的单模粗糙度扰动和辐射驱动不对称性扰动,获得了不稳定性增长规律,提高了热斑界面扰动增长对点火影响和黑腔M带X射线能谱对内爆稳定性影响的物理认识.模拟研究表明DT主燃料面密度不均匀严重影响内爆动能转换为燃料内能的效率和内爆惯性约束时间.研究结果不仅对研究ICF内爆点火有重要参考价值,而且对发生在天体和自然界中流体不稳定性的物理本质理解会有帮助.     

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．     

锑球铁的机械性能与抗汽蚀性能关系的研究

本文主要探讨了锑球铁的机械性能与抗汽蚀性间的关系,认为锑球铁的抗汽蚀性与抗拉和抗弯强度有较好的对应关系。研究了Sb的加入引起球铁共晶过程及共析过程发生变化,以及加入Sb后产生的蠕墨现象,认为Sb提高球铁机械性能和抗汽蚀的原因主要是Sb细化了共晶团,细化和增加了珠光体含量,并有效地消除了牛眼状铁素体,降低了汽蚀裂纹的萌生数目和扩展自由程。     

等离子熔覆高铬铁基涂层高温耐磨性与耐空蚀性

采用等离子熔覆工艺,以Fe-Cr-C-W-Ni复合粉末为原料;在Q235钢基材表面制备了高铬铁基复合涂层。测试了涂层的高温耐磨性和耐空蚀性。结果表明,涂层中含有大量硬质耐磨相（Cr,Fe）7C3,具有较高的显微硬度,涂层在高温干滑动磨损条件下具有优异的耐磨性能和载荷特性,经44 h空蚀试验后累积的质量损失量为0Cr13Ni6Mo不锈钢的0.497倍,具有一定的耐空蚀性能。     

地震下桥墩动水压力分析

对地震下圆柱形桥墩上的动水压力,提出了一个半解析半数值方法,针对弹性桥墩结构,利用Trefftz完备函数分别构造了流体的弹性振动速度势和刚体运动速度势,采用梁单元有限元方法求解耦联运动方程,与其他方法相比,这一方法计算相对简单、有效,并可考虑表面波效应和流体的压缩影响.算例表明,这一方法具有较高的精度.     

危险流体输送装置RFD的空化性能

RFD（reversed flow diverter）是一种用于输送危险流体的免维修输送装置,由于在装置服役期内,人体无法近距离接触维修,因此必须避免运行中发生空化等威胁系统安全运行的工况。文中基于三维定常流控制方程,采用k-ε湍流模型及多相流空化模型对不同RFD结构参数和操作参数进行了仿真。计算工况首先考察了基于不同背压的RFD喷嘴直径和压冲压力对出水流量和水力效率的影响;其次,在最佳压冲压力范围内,考察了2种RFD直径比和3种背压下的初生空化发生时刻,认为相同条件下,RFD喷嘴直径比越小,背压越大的装     

柴油机喷油咀针阀体和高压奶粉喷头的气蚀磨损分析

本文通过对柴油机喷油咀针阀体和奶粉喷头的气蚀磨痕的宏观及微观分析,提出了各自的气蚀机理及改进措施。