一、Passive Control of Unsteady Condensation Shock Wave（论文文献综述）
邱宁,朱涵,周文杰,潘中永,袁寿其,刘祥[1]（2021）在《激波传播与云空化脱落过程脉动冲击研究》文中提出使用实验与数值模拟相结合的方法对NACA0015水翼的云空化流动和压力脉动进行了研究,分析了激波主导下的云空化脱落机理和脉动冲击。实验在空化水洞中进行,采用压力传感器记录监测点压力脉动信息,并使用高速摄像技术捕获空泡形态。通过数值计算,捕捉对应监测点的压力脉动情况,并基于FBM-DCM方法对SST湍流模型进行修正,获取了非定常流动过程中的空化特性。结果表明:可压缩修正后的SST模型很好地捕捉到了大尺度云空化溃灭后形成的激波在吸力面上的传播过程。空泡覆盖区域,压力处于较低水平。激波在传播过程中会导致当地压力的回升。NACA0015水翼在水温33℃、攻角12°、空化数1.4下,模拟得到激波在46%弦长和32%弦长之间的传播速度约为11.53 m/s,实验得到激波在该区域传播速度为11.31 m/s,二者在数值上较为接近。
杨伟琦[2]（2021）在《仿座头鲸胸鳍翼段空化流动控制机理研究》文中研究指明近年来,随着超高速大排量叶轮机械的发展,对叶轮机械抗空化性能的需求逐渐提高。为了减小叶片的空化体积,抑制空化的发展,提高叶片的升阻力性能,通过研究发现海洋生物座头鲸的胸鳍前缘凸结具有良好的水动力特性及抗空化特性,因此选择与座头鲸胸鳍截面几何类似的NACA 634-021翼型进行数值模拟,阐明仿生翼型对空化流动的控制机理。本文的具体研究思路及结论如下:（1）首先通过大涡模拟方法对基础翼型和仿生翼型在不同流动参数下的升阻力特性及流场特性进行数值模拟。采用大涡模拟方法能够清晰地描绘出流场中的大尺度涡及破碎的小涡结构,从而阐释来流攻角对基础翼型和仿生翼型的空化形态的影响机理,揭示了前缘凸起翼型的三维涡结构时空演化规律,发现了前缘凸起对空化具有良好的抑制作用。（2）详细对比了不同来流攻角下基础翼型和仿生翼型吸力面及流场中的压力脉动情况。探究了不同空化形态下的压力脉动幅频特性,分析了压力脉动与空泡脱落频率的关系。通过快速傅里叶变换的方法,定量研究了仿生翼型相对于基础翼型的压力系数幅值变化情况。（3）改变仿生翼型的波幅和波长,探究了结构参数对翼型空化流动的控制机理。通过分析流场中分离涡的发生位置,明确了翼型升阻力特性的影响机理,发现了流向涡对空化形态的转变有一定的影响。研究表明,大波幅仿生翼型的抗空化性能更优越,能够抑制云空化的发生,降低水动力性能的不稳定性。小波长仿生翼型可以缓解云空化的不稳定脱落,降低流场的压力脉动。本文对空化抑制的机理进行了较为详细的研究,重点探究了空化形态与涡结构的相互作用机理以及压力脉动与空泡脱落动力学之间的关系。证明了仿生翼型对空化体积的抑制效果,阐明了压力脉动与空泡脱落的准周期性规律,得到了空化区域的速度变化是造成压力脉动的主要原因的结论。该研究将在一定程度上促进抗空化仿生翼型设计的发展,对仿生翼型在空化控制领域的研究具有借鉴意义。
亢艳东[3]（2021）在《不同障碍物结构对离心泵空化性能影响的研究》文中指出离心泵内空化主要发生在叶轮叶片前缘且前缘空化是导致离心泵水力性能下降的起源。虽然在空化初生阶段离心泵的外特性性能受空化影响较小,然而如果离心泵在这个阶段长期运行,必然会对叶轮叶片的进口边产生很大的空蚀破坏。为了抑制离心泵内空化现象的发生,本文以一台低比转速离心泵为研究对象,通过实验测试与数值模拟相结合的方式研究在离心泵叶片吸力面前缘处布置单个障碍物、不连续障碍物及横向障碍物三种不同结构后对离心泵空化初生性能的影响,对比得出对离心泵空化初生抑制效果较好的结构。在确定对离心泵空化初生抑制效果较好结构的前提下,改变障碍物几何参数,包括障碍物的位置与截面尺寸,分析得出抑制离心泵空化初生障碍物的最优参数。本文研究的主要内容和结果如下:（1）介绍了空化的基本理论概念以及研究空化的三种方法,总结介绍了近年来对于离心泵空化与空化控制的研究进展;总结介绍了湍流的数值计算方法而且对湍流模型进行了修正,通过修正粘性系数来改善常规湍流模型在空化发生区域对汽液混合相粘性的过度预测,从而提高对离心泵空化性能的预测精度;总结介绍了目前仿真软件中可以调用的空化模型以及各个模型的适用条件。（2）在离心泵闭式试验台上进行了离心泵的外特性试验,同时对该低比转速离心泵进行全流道非定常数值模拟,模拟值与试验值吻合较好,验证了数值模拟的可靠性;在设计流量Q=8.6m3/h工况点下进行离心泵的空化试验,空化性能模拟曲线与试验曲线变化趋势基本一致,验证了空化模型的可行性。（3）在离心泵叶片吸力面前缘处布置了单个障碍物、不连续障碍物及横向障碍物三种不同的结构,分析这三种不同障碍物结构对离心泵空化初生性能的影响。结果表明:布置三种障碍物结构对离心泵的外特性性能影响较小,三种障碍物结构均能提高离心泵的空化性能。其中,布置横向障碍物叶轮内低压分布范围减小的最为明显,空泡体积减少的最多,抑制空化效果最好。（4）在得出对离心泵空化初生抑制效果较好结构为横向障碍物的基础上,以布置横向障碍物结构离心泵为研究对象,改变障碍物几何参数,研究障碍物的位置与截面尺寸对离心泵空化性能的影响。分别对障碍物位于叶轮半径30%、40%、50%处以及障碍物截面形状为0.5mm×0.5mm、1mm×1mm、2mm×2mm矩形的离心泵进行非定常数值计算。结果表明:位于叶轮半径30%处位置的进口处流速较大,主流速度受障碍物影响最大,障碍物对进口低压区的压力改善效果最好,从而对空泡起到最好的抑制效果;截面形状为0.5mm×0.5mm矩形的横向障碍物结构尺寸较小,诱发的相对高压区较小,对空化的抑制作用较小,截面形状为2mm×2mm矩形的横向障碍物结构对空化的抑制效果与截面形状为1mm×1mm矩形的横向障碍物结构相近,但是2mm×2mm的横向障碍物结构尺寸较大,对叶轮内流动产生了较大干扰,综合考虑推荐选取布置于叶轮半径30%处截面形状为1mm×1mm矩形的横向障碍物结构来抑制空化的产生。
周士豪[4]（2021）在《带有开缝叶片的离心叶轮内部三维分离流动的机理分析》文中进行了进一步梳理低比转速离心叶轮是离心泵系统的核心和唯一做功部件,其工作特性决定了离心泵的水力性能和运行稳定性。但因其叶轮的流道直径相对较大、进口流道宽度相对较小及出口流道狭长,叶轮内部的流动结构比较复杂,容易同时发生叶轮流动诸如分离、旋涡,二次流等非常不稳定的流动现象。考虑到流动分离对离心叶轮的性能有着十分重要的影响,对离心叶轮内部分离流动规律的认识有助于改进叶轮设计、提高叶轮性能。本文以某低比转速离心叶轮为主要研究对象,运用开缝式叶片控制技术对叶片进行了开缝,采用正交实验设计的数值模拟相结合的研究方法来深入地分析开缝式叶片对某一种低比转速离心叶轮性能的影响,在此基础上,根据数值模拟结果进一步地探究了开缝式叶片模型内部基础流动特点,并用极限流线来讨论叶片壁面分离涡的产生和发展。本文的主要研究内容如下:1.在小流量工况、设计工况及大流量工况,采用数值模拟和正交试验设计方法对叶片开缝参数的选取进行研究与分析。从正交结果分析可以得出缝隙各因素对低比转速离心泵性能影响的先后顺序。在小流量工况下,叶片开缝对扬程影响的首要因素为:缝隙偏转角;对效率影响的首要因素为:缝隙收缩比;对临界汽蚀余量影响的首要因素为:缝隙偏转角。经过综合分析,最优试验方案为A1B2C2,记为1号模型。在设计工况下,叶片开缝对扬程影响的首要因素为:缝隙偏转角;对效率影响的首要因素为开缝直径;对临界汽蚀余量影响的首要因素为:缝隙偏转角。经过综合分析,最优试验方案为A1B3C2,记为2号模型。经过综合分析,最优试验方案为A3B1C1,记为3号模型。其中1号模型扬程提高了7.4%,效率提升了8.1%,临界汽蚀余量提高了3.2%,优化效果比较明显。2号模型扬程下降了0.062m,效率下降了0.8%,临界汽蚀余量下降了0.064m。3号模型扬程下降了0.057m,效率下降了0.62%,临界汽蚀余量下降了0.057m。2号模型和3号模型的优化效果比较有限,性能略有降低。然而仅仅讨论单一的工况并不能反映最优试验方案的优化效果。2.在原模型和3个开缝模型的定常计算结果基础上,探讨了开缝叶片改善叶轮内部流动的机理,着重分析了叶片缝隙的卷吸作用对叶轮流道内速度场、压力场和湍动能变化的影响。结果表明,在小流量工况下当缝隙位于叶片前缘附近,能有效减小叶轮入口低压区域和吸力面附近流动分离区域,并且速度分布变得相对均匀。较大的缝隙收缩比意味着具有较强的卷吸作用,因此边界层流动状况得到改善,流动分离现象得到抑制。而且2号模型明显改善了原模型湍动能分布不均匀的特点。在设计工况和大流量工况,叶轮入口区域压力相对比较大,因此缝隙卷吸作用不是很明显。同时在设计工况下,缝隙附近吸力面流域反而出现高湍动能区域,表明此处形成新的湍流旋涡区域,但开缝模型的效率和扬程却有明显的改善。在大流量工况下,开缝模型叶轮内的湍动能分布没有太大变化。3.在定常计算结果的基础上,开展对开缝叶片离心叶轮模型的非定常计算,进一步研究开缝叶片对速度场、叶轮所受径向力、涡结构特性和叶片壁面分离涡的生成及发展等瞬态特征的影响。结果表明,不同位置的开缝能够改变相应区域的速度场,使速度场的分布变得均匀,旋涡的尺寸在一定程度上减弱。在小流量工况下,当缝隙位置位于叶片后缘附近时,叶片压力面和吸力面受到更小的径向力,频域图中开缝模型的主频均出现在一倍叶频处,并且在次频处迅速衰减直至高频处基本无响应;在额定流量工况下,叶片是否开缝,其径向力相差不大,1号模型压力面和吸力面在x方向和y方向的主频均出现在叶轮转频处,并且主频幅值是最大的;在大流量工况下,2号模型能有效降低叶片压力面和吸力面的径向力。其叶片压力面和吸力面在x方向和y方向的主频幅值是最小的,并仍位于叶轮转频。从叶轮内涡结构非定常演化的方面来说,在小流量工况下,1号模型流道内双层带状旋涡演化成多层带状旋涡,同时叶轮出口区域不断形成管状旋涡结构;2号模型流道内由重叠带状旋涡结构经过拉伸成凹凸不一的形状,最后破裂成片状旋涡结构;3号模型持续形成叶片吸力面到压力面的带状旋涡结构。在额定流量工况和大流量工况下,2号模型和3号模型旋涡形态结构变化不明显,是因为缝隙的卷吸作用十分有限。通过叶片压力面和吸力面流谱图,得到开缝压力面和吸力面均出现分离点、展向分离区和螺旋流团等分离流态。开缝位置靠近叶片前缘,能有效抑制叶片压力面和吸力面前缘区域分离点、螺旋流团等分离流态的形成,较大的缝隙收缩比会降低螺旋流团的数目和消除展向分离区。当开缝位置靠近叶片后缘能够消除叶片后缘区域展向分离区。
张光建[5]（2020）在《空化流两相结构和动力学的实验研究》文中研究表明水力空化是一种复杂的涉及液相和气相之间传质和传热的流动现象。它通常发生在一些广泛使用的水力机械中,例如泵和螺旋桨中。相对于稳定的超空化,局部空化的不稳定性表现为蒸汽结构的脱落和由此产生的空腔长度振荡。这些水力空化的不稳定行为通常是造成不良影响的主要原因,包括性能下降、材料腐蚀、噪音和振动等。因此,深入了解空化内部的流动结构以及空化不稳定的动力学机制是控制这些有害影响的基础。当前准确理解空化流的物理过程具有很大的挑战性,这主要是由于缺乏不透明空化区域内的两相结构和动力学的定量实验数据。本文通过实验研究了在小尺寸收缩-发散（文丘里型）通道中形成的局部空化现象,以便更好地了解控制空化结构和不稳定性的物理机制。这是通过使用最先进的同步加速器X射线成像技术以及传统的高速摄影和粒子图像测速技术来实现的。本研究的主要内容、学术贡献和取得的创造性成果如下:（1）由于高穿透性和与物质的弱相互作用,使用高能X射线代替可见光解决了与空化不透明相关的问题。基于吸收差异和相衬机制的结合,同步加速器X射线快速成像捕获了片状空化内部精细的两相形态学特征,并清晰地可视化了微米等级的散播示踪粒子。应用一种原创开发的基于小波分解的图像处理方法,将粒子与蒸汽结构分别从X射线原始图像中分离,从而可以同时获得空化流中瞬态的速度场和空隙率场。（2）通过X射线成像实验获得的详细数据,首次揭示了片状空化复杂的两相流动结构,该结构基本上分为六个特征部分。与目前的主流观点不同,发现整体上稳定的片状空腔下方存在一个持续的低速回流。虽然该回流能够沿着壁面穿透整个空腔,但不会像经典描述的回射流机制那样引起大尺度的空腔分离。这是由于当弱回流撞击空腔界面时,没有足够的动量使其断裂,从而无法改变空腔稳定的状态。（3）揭示了空化对湍流速度脉动的复杂影响。由空化引起的蒸汽相的存在强烈地抑制了湍流脉动,这可以归因于两种机理:一是蒸汽的存在改变了旋涡拉伸过程;二是空化结构的可压缩性衰减了湍流脉动。片状空化中小尺度蒸汽结构的溃灭不会导致明显的流向和垂直方向速度脉动的增加,但会显着增强雷诺剪切应力。（4）识别出三种导致片状空化向云空化转变的机制。在实验中观察到两个公认的引发周期性云空化的机制（即回射流和凝结激波）。除了这两种机制外,还识别出了第三种独立的机制,即溃灭引起的压力波。根据实验结果,对这三种机制的差异进行了详细讨论。（5）分析了几何尺度对文丘里空化流的影响。文丘里喉部高度和入口/喉部收缩率对文丘里空化动力学有重要影响。较小的喉部高度会导致作用在回射流上的阻力较大,而较小的收缩率则会导致驱动力变弱。这两个因素都将抑制回射流的充分发展,从而使空腔趋于稳定。文丘里的几何参数只能限制回射流引起的空化云脱落,而当空化数减少到一定程度时,片状空化向云空化的转变可能会跳过回射流机制,并直接由凝结激波诱发。
班涛[6]（2020）在《复杂条件下瓦斯煤尘混合爆炸特性及冲击波传播规律研究》文中研究指明基于瓦斯粉尘爆炸理论并采用试验、理论推导和数值模拟相结合的研究方法,本文系统的研究了瓦斯煤尘混合爆炸特性及冲击波在不同变化形式管道中的的传播规律。研究成果可为煤矿爆炸事故的预防和控制以及事故救援决策的制定提供理论与技术支持。论文在现有研究成果的基础上,分析了瓦斯煤尘混合爆炸特性和管道内冲击波传播规律,介绍并详细论述了混合爆炸过程、爆炸冲击波反射过程、管道内冲击波的结构形式、冲击波在一般空气区的传播特性及其影响因素。利用球形爆炸系统开展了瓦斯煤尘混合爆炸爆炸特性的试验研究。得到了瓦斯爆炸下限随煤尘浓度改变及煤尘爆炸下限随瓦斯浓度改变的函数变化关系。在不同的瓦斯浓度下,煤尘对混合爆炸的最大爆炸压力和最大压力上升速率的影响是不同的。当瓦斯浓度为10%和12%时,随着煤尘浓度的增加,瓦斯的最大爆炸压力和最大压力上升速率呈下降趋势。当瓦斯浓度为6%和8%时,煤尘对瓦斯最大爆炸压力和最大压力上升速率起到先促进后抑制的作用。瓦斯浓度越低,煤尘的促进作用越发明显。自行设计并制作了具有不同截面形状的煤尘瓦斯混合爆炸传播试验系统,利用该系统研究了煤尘瓦斯混合爆炸冲击波在具有多种变化形式的三种不同截面形状管道一般空气区内的传播规律。试验结果表明,在相同浓度的瓦斯煤尘参与的爆炸中,分岔管道中冲击波超压衰减系数在矩形截面管道中最大,梯形截面管道中次之,拱形截面管道中最小,但降幅不明显;单向分岔管道中,冲击波超压衰减系数在直线段和支线段内随分岔角度的增加分别呈现出减小和增大的趋势,但减幅小于增幅;对于双分岔管道,固定一条管道的分岔角度,另一个分岔管道随自身分岔角度的增大,其内部冲击波超压衰减系数呈增大的趋势,对于分岔角度不变的那个管道,其内部冲击波超压衰减系数随另一个管道分岔角度的增大而减小,增幅大于减幅。在截面突变管道中,当冲击波由小断面进入大断面时,不同截面形状管道中的冲击波超压衰减系数随着截面积变化率的增加均呈上升趋势,且截面形状由拱形变为梯形再变为矩形,冲击波超压衰减系数也呈上升趋势;当冲击波由大断面进入小断面时,不同截面形状管道中的冲击波超压衰减系数随着截面积变化率的增大均呈下降趋势,且截面形状由矩形变为梯形再变为拱形,衰减系数也呈下降趋势。以上两种情况中,因管道截面积变化带来的衰减系数的变化幅度均大于因截面形状不同带来的衰减系数的变化幅度,是影响冲击波衰减的主要因素。根据流体力学基本原理,对分岔管道和截面突变管道中瓦斯、煤尘混合爆炸的传播过程进行了合理假设并做适当简化。利用质量守恒、动量守恒和能量守恒定律,建立了管道内压力的计算公式,得到了冲击波在分岔管道、截面突变管道内的传播衰减公式。在已知入射冲击波压力、初始压力、分岔角度和截面积变化率的情况下便可计算出冲击波超压在各分岔管道及截面突变管道内的衰减系数。由公式计算出的结果与试验结论一致。本文对瓦斯煤尘混合爆炸在不同截面分岔管道和截面积突变管道一般空气区内冲击波超压变化规律进行了数值模拟。得到了爆炸冲击波在不同截面分岔管道、截面积突变管道内的压力分布情况、测点的超压峰值及其衰减系数。发现了冲击波在管道分岔、截面突变情况下的反射效应,并且得出了反射效应的定量化结论。试验结果与数值模拟结果相吻合,验证了本文数值模拟采用的模型的可靠性。数值模拟结果也对理论分析、试验研究中的一些现象与规律做出了合理的解释。
徐泽鑫[7]（2020）在《离心泵叶轮后盖板粗糙带抑制空化效果研究》文中研究表明空化是水力机械领域中难以避免的水动力学现象,随着人们对空化的深入认识,部分领域如环保、医疗、化工、钻探、国防以及水加工处理等领域开始利用空化发生时所产生的高湍流及高能量转换特性,但在水力机械领域中,空化发生往往伴随着振动、噪声以及空蚀等不利因素的产生,现阶段完全消除这些空化的负面影响基本是不可能的,因此减弱及降低空化带来的危害成为众多学者研究的难点及重点,探讨有关空化流动数值方法适用性和抑制手段对于水力机械领域具有一定的研究价值。本文基于试验与数值模拟相结合的方法,对离心泵空化流动特性进行了深入探索,系统地研究了空化模型对低比转速离心泵空化性能预测精度的影响;其次,对修正前后的湍流模型粘性系数及饱和蒸汽压力进行试验验证及适用性分析;最后,通过提出在低比转速离心泵叶轮后盖板布置粗糙带的方法来抑制叶轮内部的空化发展程度。本文的主要内容和创新成果如下:在本文的第一部分,概述总结了近年来国内外有关空化流动试验、数值计算方法以及空化控制手段的研究进展,通过搭建离心泵可视化试验平台,对离心泵进行外特性以及空化性能测试,处理试验数据得到外特性性能曲线、空化特性曲线,以及由图像采集设备采集到的全工况下叶轮空泡形态发展的全过程,以此研究了低比转速离心泵内部空化流场空泡形态特性及部分重要时刻点的空化发展情况,为后续研究空化模型与湍流模型修正的适用性及其评判奠定基础。在本文的第二部分,从运输方程出发总结了六种典型的空化模型,对其中所涉及的空化模型进行了详细的对比分析,并评估了其对预测低比转速离心泵空化性能及内部空泡形态的适用性,为此通过可视化试验图像采集,对数值计算结果与试验进行对比,以验证不同空化模型的准确性及适用性,结果表明,空化性能预测吻合良好,但定常数值计算中空泡形态基本不吻合;其次,提出对湍流模型中的粘性系数进行修正,以改善由于空化流动时汽液两相间密度差异对湍流粘性系数造成的影响,并通过修正密度函数来降低流场内的湍流粘度,研究结果表明,合理n值的粘性系数修正能提高低比转速离心泵的空化性能预测精度,避免对空化严重阶段造成过度预测;最后,考虑到湍流压力脉动对饱和蒸汽压力的影响,通过估算湍流压力脉动的局部值来对饱和蒸汽压力进行了修正,并通过修正饱和蒸汽压力函数来校正流场内的汽化压力,研究结果可知,与未修正结果相比,修正后的数值方法精度稍高,吻合范围稍好,相应的可视化试验空泡形态与数值预测结果相像,即湍流粘性及饱和蒸汽压力修正能较大程度的保证离心泵空化性能及其内部空泡形态的预测精度,本部分研究为后续研究离心泵内空化抑制手段提供了一个较为精确且适用的数值计算方法。在本文的第三部分,即文章的最后部分,主要提出了一种在低比转速离心泵叶轮后盖板出口处布置非光滑仿生粗糙带结构以抑制泵内空化的新方法;应用修正的SST k-ω湍流模型、Zwart-Gerber-Belamri空化模型研究了叶轮后盖板布置粗糙带对低转速离心泵内部空化的抑制作用,分析了布置该结构后空化发生形式、形成过程、压力分布、湍动能分布、流场结构、剪切应变率分布、流场涡旋结构以及瞬态压力脉动特性间的关系,研究结果表明,该结构对空化初生阶段并无影响,在空化发展初期到严重阶段间可以有效阻止低压区向叶轮出口处扩张,从而延缓离心泵的空化进程;其次,粗糙带结构可极大程度地降低流场内的剪切应变率并缩小高剪切应变率的分布范围,在一定程度上降低了速度梯度,提高该结构附近的近场压力,迫使空泡外侧形态发生一定程度的改变;粗糙带结构的存在可小幅度减少Q正值的分布区域,减弱涡旋结构强度,降低流动损失;此外,该结构可显着地降低周期叶轮内的平均空泡数量,并能减少该结构空泡覆盖区域及蜗壳内的压力脉动主频,但其对叶轮内空泡未覆盖区域造成小幅扰动。
郁金红[8]（2020）在《后盖板小叶片对离心泵空化特性的影响研究》文中认为水力机械内局部压力过低产生的空化现象,会导致内部流动变得复杂、紊乱,降低水力效率的同时,还会影响水力机械的正常运行和使用寿命,因此如何避免或降低空化发生的可能性以及实现对空化的有效控制就显得尤为重要。本文以低比转速离心泵中的叶片前缘空化为研究对象,借助理论、试验和数值计算三种方法来研究小流量工况下离心泵内部空化发生发展、空化内流特性;设计流量下叶轮后盖板布置小叶片抑制空化及其对离心泵空化性能与内部瞬时流态的影响;在验证了小叶片对空化产生抑制效果的基础上,改变小叶片的几何参数,包括位置、长度和宽度系数,研究并确定使得小叶片抑制空化效果最佳的各参数系数。本文主要研究内容和创新性成果如下:1.简要介绍了空化产生机理和空化研究现状。概括总结了水力机械领域中常见的空化控制方法,主要包括提高叶轮进口压力（增压泵或诱导轮）、修改叶轮进口几何参数（很难与效率同时兼得）以及叶片控制技术（叶片头部安装凸起）三大类。2.详细介绍了计算流体动力学数值计算方法的主要步骤。简要梳理了离心泵外特性能和空化试验的基本步骤,同时在甘肃省流体机械及系统重点实验室闭式试验台上完成了设计流量下外特性试验和空化性能试验。试验所得外特性曲线在小流量下存在驼峰现象,整体变化趋势与数值结果相吻合,由此验证了数值计算的可行性和湍流模型的适用性。空化试验结果与其模拟值发展趋势基本一致,但在数值上存在一定偏差,这是因为试验无法完全达到与数值模拟相同的环境和条件。3.完成小流量工况下的空化流非定常数值模拟,分析了该流量下离心泵内空化流特征和非定常瞬态特性。研究发现:受叶轮与蜗壳间动静干涉作用的影响,靠近隔舌的叶轮流道内产生了与叶轮旋转方向相反的漩涡。随着空化的发展,叶轮进口和出口处的回流现象加剧,空泡尾迹区产生了与叶轮旋转方向相同的漩涡;空化严重阶段,空化对流动的影响已超过了小流量工况本身的不稳定性以及动静干涉作用;小流量下由于逆压梯度较大,叶片工作面易出现流动分离,因此压力脉动最大幅值位于叶轮出口监测点处。4.本文提出一种在离心泵叶轮后盖板布置小叶片抑制空化的新方法。小叶片是在原型叶片的基础上,减厚降高设计的,与原叶片数量相同,呈交错布置。分析发现:小叶片能够降低叶轮内湍动能强度和空泡体积,优化流场结构,从而提高低比转速离心泵的空化性能。在此基础上,展开了对叶轮后盖板加小叶片控制空化的反问题研究,包括小叶片位置、长度和宽度系数。通过非定常数值计算,从压力、流线分布、Q分布云图、空泡体积及其增长速率、压力脉动主频幅值等角度较为全面的分析了小叶片各参数变化对离心泵空化性能的影响及其抑制空化效果。研究结果表明:不同位置、长度、宽度的小叶片对离心泵扬程基本无影响,但可适当提升各流量工况下的效率值;小叶片均可不同程度的提高空化断裂扬程;有效限制叶轮内低压区面积扩大,缩小Q正值区域并降低了Q分布的绝对值;缩减空泡体积但会增加比原型更快的增长速率,对空化具有抑制效果的同时还可大幅降低叶轮和蜗壳内各监测点的压力主频幅值。小叶片实现空化控制效果的机理可解释为:小叶片类似于分流叶片对流体做功,其导流、引流和分流作用能够有效减少叶片背面上的流动分离,抑制了压力面空泡的发生,并对吸力面空泡产生扰动,削弱了叶片背面的漩涡强度,降低了能量耗散和湍流流动损失,因此对空化产生了一定的抑制作用,一定程度上改善了离心泵的抗空化性能。最终得到了具有较好抑制效果的小叶片无量纲几何参数,即小叶片位置位于叶轮半径35%处的轴面流线中心处,长度系数为0.5,宽度系数为0.5。
崔立华[9]（2020）在《自振射流流体瞬态频率特性与仿真研究》文中指出自振射流因具有强烈的空化作用,被广泛应用于深海资源开采领域,而其频率特性直接影响空化效果,进而影响射流的冲蚀特性。但是在复杂的深海环境下,自振射流的频率特性因受射流非定常瞬态流动及其周围环境因素的影响,其频率结构与空化特性的关系一直不清,影响了射流空蚀效果的进一步提高。本文针对自振射流瞬态流动特点,研究自振射流频率特征、时频特性、空化特性以及多物理场作用,建立流场特性与空化作用、打击冲蚀效果之间的评价体系。本文首先阐述了自振射流的瞬态流动特性及频率特征,基于水声学原理、流体瞬变流理论,分析了自振射流喷嘴的声学共振频率特征;基于空化空泡动力学,探讨了流场域空化频率特性;基于此获取了自振射流的特征频率组成。考虑深海高围压环境,结合自振射流多物理场实验平台,依据自振射流的频域响应,设计了自振射流喷嘴的物理结构。基于自振射流流场频带组成,对风琴管式自振射流喷嘴的频域结构进行解调分析,提取了共振频率及其谐波、空泡振荡频率、游移空化频率以及这几类特征频率相互作用形成的相干频率。在此基础上,研究自振射流的空化指示特性,给出不同空化状态的特征频率组成经验公式。基于自振射流频域结构的解调分析,考虑自振射流流体压力脉动信号的非稳态特性,提出采用时频分析方法研究自振射流共振频率的时变特性。对比研究Morlet小波变换耦合小波脊线、同步压缩小波变换耦合小波脊线两种时频分析方法,并在可行性、降噪性能、以及工程应用性三个方面进行验证。在此基础上对深海高围压环境压力脉动信号进行时频分析,获取信号的时频特性及非平稳特性。针对自振射流的非定常瞬态流动特点,采用CFD数值仿真方法,建立自振射流湍流空化模型,运用自振射流共振频率及其谐波进行验证,获取自振射流流场的速度分布、压力振荡及空化特性。基于自振射流的流场特性,辨识空化噪声来源,获取自振射流空化空泡的时空演变过程及其周期分布特性,研究自振射流的冲蚀效果。本文研究为在深海高围压环境下实现调制特征频率、控制空化特性、获取不同冲蚀模式提供一定的理论指导;为优化喷嘴结构、寻找最优靶距、提高打击效果提供技术支撑。
王巍[10]（2019）在《绕水翼非定常空化抑制理论与实验研究》文中进行了进一步梳理非定常的空化现象涉及到汽液两相工质的质量传递、大尺度湍流脉动,以及空化区域的可压缩性,包含了空穴初生、发展、断裂、脱落和最终的溃灭,是一种复杂的非定常运动。因此,涉及到核电站、船舶推进、高速水中兵器、水电站等多个领域安全稳定运行的空化研究受到极大关注。而如何削弱空化的发展,进而抑制空穴的脱落,一直以来是水力机械研究的重点和难点课题。本文以延缓和抑制空化发展及空穴脱落,提高水力部件安全性为出发点,提出采用水翼表面射流抑制空化和水翼表面特殊构型削弱空化的新思想和新结构,针对多个工程领域迫切需要解决的空化抑制关键问题,研究非定常空化流动的控制技术及抑制机理。基于空化水洞的可视化实验平台,采用高速录像技术和粒子图像测速系统,针对非定常空化流动特点,开展了原始水翼、主动射流水翼、特殊构型水翼的系列空化流动实验研究,测量和分析了不同空化阶段水翼周围非定常空化形态,以及空化流动的运动学特性参量;建立了基于密度修正的RNG k-ε湍流模型,结合Schnerr-Sauer空化模型,开展对绕水翼的非定常空化流动的机理分析。开展了绕流NACA66（MOD）水翼的非定常空化流动特性实验研究,揭示了云空化的非定常周期性演化过程,通过空穴无量纲长度、厚度、面积以及脱落频率等多个指标对非定常空化流动进行定量评价。结果表明:在云状空化发展阶段,水翼吸力面充分发展的附着型空穴尾部产生的反向回射流是造成空穴断裂和脱落的主要原因。基于此,结合数值模拟分析,揭示回射流与空穴之间相互作用规律,提出无量纲特征数Cre,以便衡量回射流和空穴之间的冲击和汽化作用,从而实现对空化形态的评估。提出水翼表面主动射流的结构型式,率先开展主动射流抑制空化的实验研究。细致分析水翼表面射流特征参数对于水翼空化流场特性和动力学特性的影响规律,揭示射流抑制空化的机理。研究结果表明:根据流场内的空化程度,通过调节水翼表面的射流流量可以实现从片状空化到云状空化的流动控制,并存在空化抑制效果最佳的射流流量;在云状空化阶段,在距水翼前缘0.19C位置布置射流,空化抑制效果和水动力性能均能达到最优。对主动射流抑制空化的机理研究发现,射流向流场中注入了动量,缩小了水翼吸力面低压区,减小了水翼射流孔后部近壁面速度边界层厚度,减小了空化区尾部的逆压梯度,回射流强度降低,回射流区域的厚度也减薄,脱落的涡团核心区也减小,降低了空泡脱落频率,从而削弱了空化发展,达到了对空化流动的控制。基于改善水翼吸力面压力分布,减弱回射流强度,阻碍回射流向水翼前缘发展的思想,提出水翼表面特殊构型设计,实现减弱和抑制非定常空化的发展和脱落。研究结果表明:水翼吸力面单排凹坑设计能够使水翼吸力面边界层减薄,边界层分离点滞后,水翼尾缘回流区减薄,吸力面低压区范围减小,抑制了空泡的发展。而所提出的水翼通孔射流结构在保持最佳射流特征参数下,使水翼表面低压区缩短,与原始水翼相比,回射流强度明显减弱,对水翼前缘空化区冲击减小,使空泡不能继续向水翼前缘发展,水翼表面的空化得到明显削弱。
二、Passive Control of Unsteady Condensation Shock Wave（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Passive Control of Unsteady Condensation Shock Wave（论文提纲范文）
（1）激波传播与云空化脱落过程脉动冲击研究（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 实验装置和测试系统 |
| 2 数值模拟方法 |
| 2.1 连续性方程和动量方程 |
| 2.2 空化模型 |
| 2.3 湍流模型 |
| 2.4 数值设置与网格验证 |
| 3 结果与讨论 |
| 3.1 云空化形态的演变 |
| 3.2 云空泡溃灭的动力学分析 |
| 3.3 压力脉动分析 |
| 4 结论 |
（2）仿座头鲸胸鳍翼段空化流动控制机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究背景和意义 |
| 1.1.1 课题的来源 |
| 1.1.2 课题研究的背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 |
| 1.2.1 空化研究现状 |
| 1.2.2 水翼空化控制研究现状 |
| 1.2.3 仿生翼型空化控制机理研究现状 |
| 1.2.4 国内外研究现状简析 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 数值计算模型及模拟策略 |
| 2.1 模型建立与网格划分 |
| 2.1.1 水翼构型设计 |
| 2.1.2 网格划分 |
| 2.1.3 测点布置 |
| 2.2 多相流模型 |
| 2.3 空化模型 |
| 2.4 大涡模拟 |
| 2.5 网格无关性验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 数值模拟验证及水翼空化流动分析 |
| 3.1 翼型空化流动数值模拟验证 |
| 3.2 空化数σ=3.0 时不同攻角水翼的空化特性分析 |
| 3.2.1 水翼升阻力特性分析 |
| 3.2.2 水翼吸力面流场分析 |
| 3.2.3 翼型截面线压力系数对比分析 |
| 3.3 空化数σ=0.75 时不同攻角水翼的空化特性分析 |
| 3.3.1 水翼升阻力特性分析 |
| 3.3.2 水翼吸力面流场分析 |
| 3.3.3 翼型截面线压力系数对比分析 |
| 3.3.4 不同攻角对水翼流动特性的影响 |
| 3.3.5 空化形态分析 |
| 3.3.6 涡结构演化分析 |
| 3.4 仿生翼型对空化体积的抑制性 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 不同攻角下翼型压力脉动时频特性分析 |
| 4.1 12°来流攻角下翼型压力脉动的时频特性分析 |
| 4.1.1 压力脉动的时域分析 |
| 4.1.2 压力脉动的时频特性分析 |
| 4.2 18°来流攻角下翼型压力脉动的时频特性分析 |
| 4.2.1 压力脉动的时域分析 |
| 4.2.2 压力脉动的时频特性分析 |
| 4.3 24°来流攻角下翼型压力脉动的时频特性分析 |
| 4.3.1 压力脉动的时域分析 |
| 4.3.2 压力脉动的时频特性分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 前缘凸起对仿生翼型空化抑制影响研究 |
| 5.1 结构参数对翼型外特性及流场特性的影响 |
| 5.1.1 计算模型 |
| 5.1.2 升阻力系数特性 |
| 5.1.3 翼型吸力面流场特性 |
| 5.2 波长对前缘凸起翼型的空化抑制机理分析 |
| 5.2.1 空化形态分析 |
| 5.2.2 涡结构演化分析 |
| 5.2.3 压力脉动的时频特性分析 |
| 5.3 幅值对前缘凸起翼型的空化抑制机理分析 |
| 5.3.1 空化形态分析 |
| 5.3.2 涡结构演化分析 |
| 5.3.3 压力脉动的时频特性分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
（3）不同障碍物结构对离心泵空化性能影响的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 空化理论概述 |
| 1.2.1 空化现象定义 |
| 1.2.2 空化类型介绍 |
| 1.2.3 空化发生机理 |
| 1.3 空化研究方法 |
| 1.3.1 理论研究 |
| 1.3.2 实验研究 |
| 1.3.3 数值模拟 |
| 1.4 离心泵空化研究现状 |
| 1.5 空化控制研究现状 |
| 1.5.1 优化叶轮进口几何参数 |
| 1.5.2 布置附加结构 |
| 1.6 本文研究内容及方法 |
| 第2章 数值计算方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基本控制方程 |
| 2.2.1 连续性方程 |
| 2.2.2 动量方程 |
| 2.2.3 能量方程 |
| 2.3 湍流模型 |
| 2.3.1 湍流流动求解方法 |
| 2.3.2 常用湍流模型介绍 |
| 2.4 空化模型 |
| 2.4.1 Kunz空化模型 |
| 2.4.2 Singhal空化模型 |
| 2.4.3 Schnerr-Sauer空化模型 |
| 2.4.4 Zwart-Gerber-Belamri空化模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 数值模拟与试验验证 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 数值模拟计算 |
| 3.2.1 三维几何建模 |
| 3.2.2 流体域网格划分 |
| 3.2.3 边界条件设置 |
| 3.3 实验测试 |
| 3.3.1 试验装置 |
| 3.3.2 试验步骤 |
| 3.4 结果分析 |
| 3.4.1 外特性性能验证 |
| 3.4.2 空化性能验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 不同障碍物结构对离心泵空化控制的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 三种障碍物结构方案 |
| 4.3 三种障碍物对泵外特性及空化性能的影响 |
| 4.4 三种障碍物对泵内部流动的影响 |
| 4.4.1 三种障碍物对流场结构的影响 |
| 4.4.2 三种障碍物对压力分布的影响 |
| 4.4.3 三种障碍物对涡结构的影响 |
| 4.4.4 三种障碍物对空泡体积的影响 |
| 4.4.5 三种障碍物对压力脉动的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 障碍物几何参数对离心泵空化的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 碍物位置对空化的影响 |
| 5.2.1 横向障碍物位置参数设计 |
| 5.2.2 障碍物对速度分布的影响 |
| 5.2.3 障碍物对压力分布的影响 |
| 5.2.4 障碍物对空泡体积的影响 |
| 5.2.5 障碍物对压力脉动的影响 |
| 5.3 障碍物截面尺寸对空化的影响 |
| 5.3.1 障碍物截面尺寸参数设计 |
| 5.3.2 障碍物对流线分布的影响 |
| 5.3.3 障碍物对压力分布的影响 |
| 5.3.4 障碍物对空泡体积的影响 |
| 5.3.5 障碍物对压力脉动的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间发表的论文及科研成果 |
（4）带有开缝叶片的离心叶轮内部三维分离流动的机理分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 低比转速离心泵研究现状 |
| 1.2.2 流动控制技术 |
| 1.2.3 涡识别方法在流体机械内部流动分析中的应用 |
| 1.2.4 正交试验设计方法相关研究 |
| 1.3 本文的主要工作 |
| 第2章 离心叶轮模型和数值模拟方法 |
| 2.1 物理模型 |
| 2.2 控制方程和离散方法 |
| 2.3 湍流模型 |
| 2.4 边界条件设置 |
| 2.5 网格划分及无关性验证 |
| 2.6 三维分离流动的研究理论概述 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 基于正交试验设计对开缝叶片的优化及分析 |
| 3.1 原模型失速流道分析 |
| 3.2 正交试验简介 |
| 3.3 试验因素的选择 |
| 3.4 试验结果汇总 |
| 3.5 设计工况正交结果分析 |
| 3.6 外特性参数分析 |
| 3.7 设计工况正交结果分析 |
| 3.8 小流量工况正交结果分析 |
| 3.9 大流量工况正交结果分析 |
| 3.10 本章小结 |
| 第4章 开缝叶片流场的定常计算结果分析 |
| 4.1 外特性分析 |
| 4.2 叶轮内压力场和速度场分析 |
| 4.2.1 叶轮中间截面的静压分析 |
| 4.2.2 叶轮中间截面的相对速度分析 |
| 4.3 叶轮内湍动能分布 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 开缝叶片流场的非定常计算结果分析 |
| 5.1 叶轮内速度场和流线分布分析 |
| 5.1.2 小流量工况 |
| 5.1.3 额定流量工况 |
| 5.1.4 大流量工况 |
| 5.2 开缝叶片径向力的分析 |
| 5.2.1 离心泵径向力计算 |
| 5.2.2 径向力时域分析 |
| 5.2.3 径向力频域分析 |
| 5.3 叶轮内部流动涡结构的非定常演化分析 |
| 5.3.1 小流量工况 |
| 5.3.2 额定流量工况 |
| 5.3.3 大流量工况 |
| 5.4 叶片边界层流场分析 |
| 5.4.1 压力面流谱图 |
| 5.4.2 吸力面流谱图 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结及展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
（5）空化流两相结构和动力学的实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 空化现象介绍 |
| 1.2 片状空化和云空化 |
| 1.3 云脱落的启动机制 |
| 1.4 空化-湍流相互作用的研究 |
| 1.5 空化测量技术 |
| 1.5.1 侵入式局部探针测量 |
| 1.5.2 粒子图像测速(PIV) |
| 1.5.3 基于吸收衬度(absorption contrast)的X射线测密度法 |
| 1.5.4 基于相位衬度(phase contrast)的X射线测速法 |
| 1.6 主要研究内容 |
| 第2章 同步加速器X射线快速成像测量方法 |
| 2.1 水力测试装置 |
| 2.1.1 闭式回路 |
| 2.1.2 文丘里型测试段 |
| 2.2 X射线成像机理 |
| 2.3 X射线快速成像和采集技术 |
| 2.3.1 同步辐射光源 |
| 2.3.2 X射线快速成像技术 |
| 2.3.3 图像采集方法 |
| 2.4 基于图像处理的数据提取 |
| 2.4.1 液相示踪粒子的分离 |
| 2.4.2 空隙率测量 |
| 2.4.3 粒子图像测速(PIV) |
| 2.5 常规激光PIV与 X射线PIV的比较 |
| 2.6 基于小波分解的图像处理方法 |
| 2.7 提高空隙率测量精度的图像处理方法 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 片状空化在已发展阶段的结构和动力学特性 |
| 3.1 基于高速摄影的片状空化全局行为研究 |
| 3.2 基于X射线成像测量的平均空隙率和速度场 |
| 3.3 反向流动发生概率的讨论 |
| 3.4 空隙率变化的频谱分析 |
| 3.5 片状空化两相流结构概述 |
| 3.6 片状空腔内的湍流速度脉动 |
| 3.7 Reboud经验修正的实验验证 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 片状空化在不同阶段的比较 |
| 4.1 平均空隙率的实验结果 |
| 4.2 平均速度分布的实验结果 |
| 4.3 空腔不稳定性分析 |
| 4.4 空隙率变化的频率分析 |
| 4.5 空化对湍流速度脉动的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 云空化研究的尝试 |
| 5.1 多功能文丘里型试验段 |
| 5.2 实验测量方法 |
| 5.2.1 压力测量 |
| 5.2.2 PIV-LIF测量 |
| 5.3 侧间隙对空化形态的影响 |
| 5.4 新试验段测量结果 |
| 5.4.1 压力损失与空化数σ的关系 |
| 5.4.2 空腔长度与空化数σ的关系 |
| 5.4.3 速度和压力脉动强度 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 云空化脱落机理及空化几何尺度效应 |
| 6.1 实验设置 |
| 6.2 实验结果 |
| 6.2.1 过渡阶段空化 |
| 6.2.2 回射流诱导的云空化 |
| 6.2.3 凝结激波引起的云空化 |
| 6.2.4 溃灭压力波引起的云脱落 |
| 6.3 结果讨论 |
| 6.3.1 三种机制的起因 |
| 6.3.2 压力上升和传播速度 |
| 6.3.3 云脱落过程 |
| 6.4 文丘里空化流动的尺度效应 |
| 6.4.1 问题背景介绍 |
| 6.4.2 尺度效应的解释 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 总结和展望 |
| 7.1 研究总结 |
| 7.1.1 X射线成像技术在空化流动中的应用 |
| 7.1.2 准稳态片状空化的内部两相流结构与动力学 |
| 7.1.3 空化对湍流的影响 |
| 7.1.4 具有侧隙的文丘里型试验段中的空化流 |
| 7.1.5 引发云空化的三种机制 |
| 7.1.6 文丘里空化流动的几何尺度效应 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者在攻读博士期间已发表的研究成果 |
（6）复杂条件下瓦斯煤尘混合爆炸特性及冲击波传播规律研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 瓦斯爆炸相关研究现状 |
| 1.2.2 煤尘爆炸相关研究现状 |
| 1.2.3 瓦斯煤尘混合爆炸相关研究现状 |
| 1.3 存在的问题 |
| 1.4 研究内容、方法及技术路线 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 研究方法与技术路线 |
| 1.5 本章小结 |
| 2 瓦斯煤尘混合爆炸特点及爆炸冲击波特征 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 瓦斯煤尘混合爆炸特点 |
| 2.3 管道内瓦斯煤尘混合爆炸冲击波传播规律分析 |
| 2.3.1 瓦斯煤尘混合爆炸过程分析 |
| 2.3.2 瓦斯煤尘爆炸过程冲击波的反射过程分析 |
| 2.3.3 瓦斯煤尘爆炸过程冲击波的结构 |
| 2.4 管道内瓦斯煤尘爆炸冲击波传播影响因素 |
| 2.4.1 瓦斯煤尘燃烧区冲击波传播影响因素 |
| 2.4.2 一般空气区瓦斯煤尘爆炸冲击波传播影响因素 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 瓦斯煤尘混合爆炸特性试验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 试验系统 |
| 3.2.1 20L爆炸容器 |
| 3.2.2 配气系统 |
| 3.2.3 喷粉系统 |
| 3.2.4 点火系统 |
| 3.2.5 数据采集系统 |
| 3.2.6 试验过程 |
| 3.3 试验气体 |
| 3.4 煤样的制备及煤质分析 |
| 3.5 瓦斯浓度对煤尘爆炸下限影响的试验研究 |
| 3.5.1 试验方法 |
| 3.5.2 试验数据分析 |
| 3.6 煤尘浓度对瓦斯爆炸下限影响的试验研究 |
| 3.6.1 试验方法 |
| 3.6.2 试验数据分析 |
| 3.7 煤尘浓度、瓦斯浓度变化对混合爆炸影响的试验研究 |
| 3.7.1 试验方法 |
| 3.7.2 试验数据分析 |
| 3.8 本章小结 |
| 4 瓦斯煤尘混合爆炸冲击波传播规律的试验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 试验系统与试验方法 |
| 4.2.1 试验系统 |
| 4.2.2 试验介质与环境 |
| 4.2.3 试验方法与步骤 |
| 4.3 瓦斯煤尘爆炸冲击波在单向分岔管道内的传播规律试验研究 |
| 4.3.1 试验目的 |
| 4.3.2 试验方案 |
| 4.3.3 瓦斯煤尘爆炸冲击波在管道单向分岔情况下传播试验数据 |
| 4.3.4 试验数据分析 |
| 4.4 瓦斯煤尘爆炸冲击波在双向分岔管道内的传播规律试验研究 |
| 4.4.1 试验目的 |
| 4.4.2 试验方案 |
| 4.4.3 瓦斯煤尘爆炸冲击波在管道双向分岔情况下传播试验数据 |
| 4.4.4 试验数据分析 |
| 4.5 瓦斯煤尘爆炸冲击波在截面突变管道内的传播规律试验研究 |
| 4.5.1 试验目的 |
| 4.5.2 试验方案 |
| 4.5.3 瓦斯煤尘爆炸冲击波在管道截面突变情况下传播试验数据 |
| 4.5.4 试验数据分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 瓦斯煤尘混合爆炸冲击波传播规律的理论分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 冲击波在直线管道中的传播 |
| 5.3 瓦斯煤尘混合爆炸冲击波在单分岔管道中的传播 |
| 5.3.1 传播公式推导 |
| 5.3.2 理论与试验对比分析 |
| 5.3.3 理论分析 |
| 5.4 瓦斯煤尘混合爆炸冲击波在双分岔管道中的传播 |
| 5.4.1 传播公式推导 |
| 5.4.2 理论与试验对比分析 |
| 5.4.3 理论分析 |
| 5.5 瓦斯煤尘混合爆炸冲击波在变截面管道中的传播 |
| 5.5.1 传播公式推导 |
| 5.5.2 理论与试验对比分析 |
| 5.5.3 理论分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 瓦斯煤尘混合爆炸冲击波传播的数值模拟 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 数值模拟模型 |
| 6.3 计算方法 |
| 6.4 建模和分网 |
| 6.5 不同截面单分岔管道内冲击波压力数值模拟结果与分析 |
| 6.5.1 数值模拟结果 |
| 6.5.2 数值模拟结果分析 |
| 6.5.3 数值模拟结果与试验结果对比分析 |
| 6.6 不同截面双分岔管道内冲击波压力数值模拟结果与分析 |
| 6.6.1 数值模拟结果 |
| 6.6.2 数值模拟结果分析 |
| 6.6.3 数值模拟结果与试验结果对比分析 |
| 6.7 不同截面截面积突变管道内冲击波压力数值模拟结果与分析 |
| 6.7.1 数值模拟结果 |
| 6.7.2 数值模拟结果分析 |
| 6.7.3 数值模拟结果与试验结果对比分析 |
| 6.8 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 特色及创新点 |
| 7.3 下一步工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 学位论文数据集 |
（7）离心泵叶轮后盖板粗糙带抑制空化效果研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 空化的基本理论 |
| 1.3 空化流动研究综述 |
| 1.3.1 试验研究 |
| 1.3.2 数值研究 |
| 1.4 空化控制研究现状 |
| 1.5 本文的研究内容和创新点 |
| 第2章 数值分析方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 控制方程 |
| 2.2.1 连续方程 |
| 2.2.2 动量方程 |
| 2.2.3 能量方程 |
| 2.3 湍流数值模拟方法 |
| 2.3.1 统计湍流模型和封闭问题 |
| 2.3.2 雷诺平均纳维斯托克斯(RANS)方程 |
| 2.4 湍流模型 |
| 2.4.1 涡流粘度湍流模型 |
| 2.4.2 零方程模型 |
| 2.4.3 一方程湍流模型 |
| 2.4.4 两方程湍流模型 |
| 2.5 气泡动力学方程 |
| 2.6 空化模型 |
| 2.6.1 Kubota空化模型 |
| 2.6.2 Merkle空化模型 |
| 2.6.3 Kunz空化模型 |
| 2.6.4 Schnerr-Sacuer空化模型 |
| 2.6.5 Singhal空化模型 |
| 2.6.6 Zwart-Gerber-Belamri空化模型 |
| 2.6.7 空化模型在求解器中的数值实现方案 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 离心泵性能测试与空化可视化试验 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 离心泵可视化闭式试验台介绍 |
| 3.2.1 试验装置介绍 |
| 3.2.2 图像采集装置介绍 |
| 3.3 离心泵水力性能试验 |
| 3.3.1 试验方法 |
| 3.3.2 数据处理 |
| 3.3.3 试验结果 |
| 3.4 离心泵空化性能试验 |
| 3.4.1 试验方法 |
| 3.4.2 数据处理 |
| 3.4.3 试验结果 |
| 3.5 离心泵可视化试验 |
| 3.5.1 试验方法 |
| 3.5.2 试验结果 |
| 3.5.3 叶轮内空化形态发展的重要时刻 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 数值计算方法适用性分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算模型与网格划分 |
| 4.2.1 计算模型 |
| 4.2.2 网格划分 |
| 4.2.3 边界条件 |
| 4.2.4 数值验证 |
| 4.3 空化模型适用性分析 |
| 4.3.1 对空化性能的影响分析 |
| 4.3.2 对空泡形态的影响分析 |
| 4.4 修正方法适用性分析 |
| 4.4.1 湍流模型粘度修正对空化流动的影响 |
| 4.4.2 饱和蒸汽压力修正对空化流动的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 离心泵叶轮后盖板粗糙带抑制空化研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 空化控制方案 |
| 5.3 计算模型与网格划分 |
| 5.3.1 计算模型 |
| 5.3.2 网格划分 |
| 5.3.3 边界条件 |
| 5.3.4 时间步长无关性验证 |
| 5.4 粗糙带对离心泵外特性及空化性能的影响 |
| 5.5 粗糙带对离心泵内部流动的影响 |
| 5.5.1 粗糙带对压力分布的影响 |
| 5.5.2 粗糙带对湍动能分布的影响 |
| 5.5.3 粗糙带对流场结构的影响 |
| 5.5.4 粗糙带对剪切应变率分布的影响 |
| 5.5.5 粗糙带对流场涡旋结构的影响 |
| 5.6 粗糙带对离心泵内部流动瞬态特性的影响 |
| 5.6.1 粗糙带对空泡体积的影响 |
| 5.6.2 粗糙带对内部流动瞬态特性的影响 |
| 5.7 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间发表的论文及科研成果 |
| 附录B 空化模型概述 |
（8）后盖板小叶片对离心泵空化特性的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 空化研究现状 |
| 1.2.1 空化类型 |
| 1.2.2 翼型空化流动研究进展 |
| 1.2.3 泵空化流动研究进展 |
| 1.3 空化控制方法及成果 |
| 1.4 本文的研究内容 |
| 第2章 离心泵空化数值计算方法 |
| 2.1 流动基本方程 |
| 2.1.1 连续性方程 |
| 2.1.2 动量方程 |
| 2.1.3 能量方程 |
| 2.2 湍流数值模拟方法 |
| 2.2.1 直接数值模拟 |
| 2.2.2 大涡模拟 |
| 2.2.3 雷诺时均法 |
| 2.3 湍流模型 |
| 2.3.1 标准k-ε湍流模型 |
| 2.3.2 RNGk-ε湍流模型 |
| 2.3.3 标准k-ω湍流模型 |
| 2.3.4 SSTk-ω湍流模型 |
| 2.3.5 修正的SSTk-ω湍流模型 |
| 2.4 空化模型 |
| 2.4.1 Kunz空化模型 |
| 2.4.2 Schnerr-Sauer空化模型 |
| 2.4.3 Singhal空化模型 |
| 2.4.4 Zwart-Gerber-Belamri空化模型 |
| 2.5 本章总结 |
| 第3章 空化数值模拟及试验验证 |
| 3.1 几何模型及网格划分 |
| 3.1.1 几何模型 |
| 3.1.2 网格划分 |
| 3.1.3 网格无关性验证 |
| 3.2 边界条件设置 |
| 3.3 试验装置 |
| 3.4 外特性性能试验 |
| 3.4.1 试验步骤 |
| 3.4.2 结果验证 |
| 3.5 空化性能试验 |
| 3.5.1 试验步骤 |
| 3.5.2 空化试验结果验证 |
| 3.6 小流量下离心泵空化性能分析 |
| 3.6.1 离心泵内流特性分析 |
| 3.6.2 离心泵内部空化发展 |
| 3.6.3 叶轮内空泡形态随时间变化 |
| 3.6.4 压力脉动频域变化 |
| 3.6.5 叶轮内及隔舌处压力幅值分析 |
| 3.7 本章总结 |
| 第4章 离心泵叶轮后盖板布置小叶片抑制空化 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 空化控制方案 |
| 4.3 离心泵叶轮后盖板布置小叶片空化控制研究 |
| 4.3.1 对湍动能分布的影响 |
| 4.3.2 对空泡体积的影响 |
| 4.3.3 对内部流动瞬态特性的影响 |
| 4.4 小叶片位置参数设计 |
| 4.4.1 小叶片基本参数 |
| 4.4.2 对绝对压力分布的影响 |
| 4.4.3 对流场结构的影响 |
| 4.4.4 对空泡体积的影响 |
| 4.4.5 对内部流动瞬态特性的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 叶轮后盖板加小叶片空化控制的反问题研究 |
| 5.1 小叶片长度参数设计 |
| 5.1.1 小叶片长度对外特性的影响 |
| 5.1.2 对压力及流线的影响 |
| 5.1.3 对涡旋结构的影响 |
| 5.1.4 对空泡体积的影响 |
| 5.1.5 对内部流动瞬态特性的影响 |
| 5.2 小叶片宽度参数设计 |
| 5.2.1 小叶片宽度对外特性的影响 |
| 5.2.2 对压力及流线的影响 |
| 5.2.3 对涡旋结构的影响 |
| 5.2.4 对空泡体积的影响 |
| 5.2.5 对内部流动瞬态特性的影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间发表的论文及科研成果 |
（9）自振射流流体瞬态频率特性与仿真研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景及意义 |
| 1.2.1 水射流的发展 |
| 1.2.2 自振射流的发展 |
| 1.2.3 自振射流的研究意义 |
| 1.3 自振射流研究现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.4 自振射流研究存在问题 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 1.6 本章小结 |
| 2 自振射流瞬态流动与频率特性 |
| 2.1 自振射流流场结构及频率反馈机理研究 |
| 2.1.1 淹没射流结构 |
| 2.1.2 常用自振射流喷嘴结构形式 |
| 2.1.3 自振射流喷嘴腔外频率反馈特性研究 |
| 2.1.4 风琴管式自振射流瞬态流场域特性 |
| 2.1.5 Helmholtz式自振射流瞬态流场域特性 |
| 2.1.6 壁面射流二次涡原理 |
| 2.2 自振射流共振频率特性研究 |
| 2.2.1 基于水声学原理的共振频率研究 |
| 2.2.2 风琴管式自振射流喷嘴固有频率 |
| 2.2.3 Helmholtz式自振射流喷嘴固有频率 |
| 2.3 自振射流空化频率特性研究 |
| 2.3.1 空化机理 |
| 2.3.2 空化泡的初生 |
| 2.3.3 空化泡的膨胀 |
| 2.3.4 空化泡的溃灭 |
| 2.3.5 空化泡的固有频率 |
| 2.3.6 空化泡分类 |
| 2.4 自振射流瞬态流场频率特性 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 自振射流流体压力脉动信号检测及特征频率 |
| 3.1 自振射流喷嘴结构参数的确定 |
| 3.2 自振射流瞬态频率特性研究方法 |
| 3.2.1 打击试验法 |
| 3.2.2 腔内信号检测法 |
| 3.2.3 可视化实验方法 |
| 3.2.4 管道流体信号检测法 |
| 3.3 常围压自振射流频域响应 |
| 3.3.1 常围压实验安排 |
| 3.3.2 常围压频域响应分析 |
| 3.4 高围压自振射流频域响应 |
| 3.4.1 高围压实验安排 |
| 3.4.2 高围压频域响应分析 |
| 3.5 自振射流全流场域特征频率解调 |
| 3.6 基于频率解调的自振射流全流场域空化指示分析 |
| 3.6.1 自振射流共振特征频率研究 |
| 3.6.2 自振射流共振伴随空化初生特征频率研究 |
| 3.6.3 自振射流共振伴随强烈空化特征频率研究 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 自振射流流体压力脉动信号时频特性研究 |
| 4.1 时频分析方法 |
| 4.1.1 Morlet小波变换 |
| 4.1.2 同步压缩小波变换 |
| 4.1.3 小波脊线算法 |
| 4.2 时频分析方法验证 |
| 4.2.1 纯信号模型验证 |
| 4.2.2 纯信号模型混入高斯白噪声验证 |
| 4.2.3 常围压实验信号验证 |
| 4.3 自振射流流体压力脉动信号时频特性研究 |
| 4.4 自振射流流体压力脉动信号非平稳特性研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 自振射流流场特性研究 |
| 5.1 自振射流湍流空化特性 |
| 5.1.1 多相流模型 |
| 5.1.2 湍流模型 |
| 5.1.3 空化模型 |
| 5.2 自振射流流体动力学模型建立 |
| 5.2.1 基本假设 |
| 5.2.2 数值仿真设置 |
| 5.3 自振射流流体动力学模型验证 |
| 5.4 自振射流流场域瞬态动力学特性 |
| 5.4.1 速度分布特性 |
| 5.4.2 压力振荡特性 |
| 5.4.3 空化特性 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 自振射流多物理场作用 |
| 6.1 自振射流空泡振荡噪声特性频率辨识 |
| 6.2 自振射流流场域空化空泡时空演变过程 |
| 6.3 自振射流冲蚀特性 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论、创新点及展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 频域分析主程序 |
| 附录B 时频分析主程序 |
| 附录C 小波脊线算法 |
| 附录D 空化空泡时空演变过程 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（10）绕水翼非定常空化抑制理论与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 空化的基本理论 |
| 1.2.1 空化描述 |
| 1.2.2 空化分类 |
| 1.2.3 空泡动力学描述 |
| 1.3 空化研究的国内外发展现状 |
| 1.3.1 云空化产生机理 |
| 1.3.2 空化实验和数值计算研究 |
| 1.3.3 空化流动的控制技术 |
| 1.4 本文主要研究思路与内容 |
| 2 非定常空化流动的实验与数值研究方法 |
| 2.1 空化流动特性的实验研究 |
| 2.1.1 空化水洞及实验水翼 |
| 2.1.2 空化形态观测与数据处理 |
| 2.1.3 空化流场速度测量及数据处理 |
| 2.1.4 实验测试误差分析 |
| 2.2 非定常空化流动数值计算模型研究 |
| 2.2.1 空化流动的控制方程 |
| 2.2.2 空化模型的适应性分析 |
| 2.2.3 湍流模型在描述空化流动的适应性分析 |
| 2.2.4 计算模型选择与验证 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 绕NACA66(MOD)水翼非定常空化流动特性研究 |
| 3.1 云状空化流动特性的实验测试分析 |
| 3.1.1 云状空化形态和周期特性 |
| 3.1.2 云状空化流动的运动学特性 |
| 3.2 回射流强度对空化形态的影响 |
| 3.2.1 回射流与空穴之间的相互作用规律 |
| 3.2.2 特征数与空穴形态判断 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 主动射流影响空化流动特性与机理研究 |
| 4.1 主动射流对空化流场结构的影响 |
| 4.2 水翼表面射流的特征参数对空化抑制的影响规律 |
| 4.2.1 射流流量对空化流动的控制分析 |
| 4.2.2 射流位置对空化流动的控制分析 |
| 4.3 主动射流控制空化流动和空化发展的机理分析 |
| 4.3.1 主动射流对绕水翼空化流场的速度分布影响 |
| 4.3.2 主动射流对绕水翼空化流场湍流强度的影响 |
| 4.3.3 主动射流抑制空化流动的机理分析 |
| 4.4 主动射流控制空化流场的适应性分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 水翼表面特殊构型影响空化流动特性与机理研究 |
| 5.1 水翼表面特殊构型设计 |
| 5.2 水翼表面凹坑设计结构对空化流动的影响 |
| 5.2.1 水翼表面凹坑影响空化流动的实验研究 |
| 5.2.2 水翼表面凹坑影响空化流动的数值分析 |
| 5.2.3 水翼表面凹坑特征参数对空化流动的影响 |
| 5.2.4 表面特殊构型对空化抑制机理研究 |
| 5.3 水翼表面通孔设计结构抑制空化的影响分析 |
| 5.3.1 数值计算模型验证 |
| 5.3.2 NACA66(MOD)水翼空化流动的数值分析 |
| 5.3.3 水翼表面通孔射流对空化抑制的有效性分析 |
| 5.3.4 水翼表面通孔射流角度对空化流动的影响分析 |
| 5.3.5 水翼表面通孔射流位置对空化流动的影响分析 |
| 5.3.6 水翼表面通孔孔径对空化流动的影响分析 |
| 5.3.7 水翼表面通孔结构对于空化抑制适应性影响研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A NACA66(MOD)翼型物理坐标 |
| 附录B 二值法处理空穴面积的Matlab程序 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
四、Passive Control of Unsteady Condensation Shock Wave（论文参考文献）
- [1]激波传播与云空化脱落过程脉动冲击研究[J]. 邱宁,朱涵,周文杰,潘中永,袁寿其,刘祥. 农业机械学报, 2021(11)
- [2]仿座头鲸胸鳍翼段空化流动控制机理研究[D]. 杨伟琦. 哈尔滨工业大学, 2021
- [3]不同障碍物结构对离心泵空化性能影响的研究[D]. 亢艳东. 兰州理工大学, 2021(01)
- [4]带有开缝叶片的离心叶轮内部三维分离流动的机理分析[D]. 周士豪. 浙江理工大学, 2021
- [5]空化流两相结构和动力学的实验研究[D]. 张光建. 江苏大学, 2020
- [6]复杂条件下瓦斯煤尘混合爆炸特性及冲击波传播规律研究[D]. 班涛. 河南理工大学, 2020(01)
- [7]离心泵叶轮后盖板粗糙带抑制空化效果研究[D]. 徐泽鑫. 兰州理工大学, 2020(12)
- [8]后盖板小叶片对离心泵空化特性的影响研究[D]. 郁金红. 兰州理工大学, 2020(12)
- [9]自振射流流体瞬态频率特性与仿真研究[D]. 崔立华. 北京科技大学, 2020(06)
- [10]绕水翼非定常空化抑制理论与实验研究[D]. 王巍. 大连理工大学, 2019(01)