空泡

摘要： 目的:探究Er:YAG激光的不同脉冲宽度模式对激光在前牙单根管树脂模型内形成的空泡动力及热沉积效应的影响。方法:示波器精确测定Er:YAG激光不同脉冲宽度模式的脉冲波形。在单根管树脂模型中,应用Er:YAG激光不同脉冲宽度模式进行激光激活荡洗.高速摄像机对激活荡洗形成的空泡进行摄录,并对图像进行分析,计算空泡直径、空泡体积、膨胀周期、塌缩周期和总周期。热电偶测量根管模型内髓腔液体温度变化,SPSS 19.0进行统计分析。结果:Er:YAG激光呈现驰豫振荡的固体激光特性。不同脉冲宽度模式下,首个脉冲峰宽度存在显著差异,空泡直径、空泡体积、塌缩周期和振荡周期随脉宽的增大而减小(P<0.05),髓腔液体温度随脉宽增大而增加(P<0.05)。结论:Er:YAG激光激活荡洗过程中,脉宽越窄,激光输出的首个脉冲峰宽度越小,空泡体积越大,髓腔内液体升温越低。窄脉宽Er:YAG激光模式可能更有利于激光激活荡洗。

摘要： 目的研究航行体跨音速斜射入水的流动特性,获得不同入水攻角下航行体跨音速可压缩入水特性。方法建立跨音速航行体的几何模型,采用VOF(Volume of Fluid)均相流模型、SST k-ω湍流模型和Zwart空化模型进行数值模拟,并进行液相可压缩修正,对比不同入水攻角下的入水可压缩流动特性,分析绕航行体空泡的发展规律与航行体姿态和受力特性。结果计算了不同入水攻角下航行体跨音速斜射入水可压缩流动特性,入水攻角对空泡直径几乎没有影响,但不同攻角下,空泡形态随时间的发展明显不同,并且随着正负攻角的增加,空泡的完整性遭到破坏。航行体弹道轨迹偏移量,随正攻角的增大而增加,随负攻角的增大先增加、后减小。航行体水平和垂直受力随正攻角的增大而减小,随负攻角的增大先增大、后减小。结论在不同入水攻角下,航行体跨音速入水流动结构的发展具有相似性,但是随着攻角的变化,入水空泡结构、弹道偏移、受力特性都发生明显变化。

摘要： 为研究向前喷气协助航行体入水通气空泡多相流动特性,开展了喷气协助航行体入水实验。分析了入水过程中射流穿透水面开口空泡的形成及发展,探讨了不同喷气量、入水角度对空泡形态、射流长度等的影响。实验结果表明:在开口空泡形成过程中,自由液面存在不同区域(扰动区、过渡区及空泡形成区)的转变,这些区域的形成与航行体位置有关;在航行体穿越气液界面之后,射流形成的空泡壁面由于黏性剪切流动存在显著的K-H失稳,且小喷气系数下存在空泡湮灭现象。在穿透液面过程中,空泡直径和射流长度均呈减小趋势;开口空泡深度、空泡直径和射流长度随喷气系数呈线性增长,但受入水角度的影响有限。

摘要： 针对水下弹丸在不同攻角下的流场特性,基于Rayleigh-Plesset方程、VOF多相流模型,建立一种弹丸水下运动过程的数值模拟方法。对比分析相同初速条件下,弹丸以不同攻角运动对运动过程中的空泡形态、流场演化及受力特性的影响。结果表明:攻角越大,弹丸的空化效果越差,在运动过程中受到的升力和阻力也会越大,将严重影响弹丸的水下弹道稳定性。

摘要： 利用Star-CCM+软件,以PPTC螺旋桨为研究对象,选用Schnerr&Sauer空泡模型,对螺旋桨的空泡性能进行计算,得到不同空泡数下的螺旋桨推力、扭矩系数和空泡分布形态,并与试验结果对比证实了数值方法的准确性;在流场计算的基础上,将计算得到的压力脉动偶极子数据作为螺旋桨噪声辐射的声源,采用声学间接边界元法在Virtual Lab Acoustics软件中计算了螺旋桨的空泡噪声。对特征点噪声频谱特性的分析表明,空泡的产生在一定范围内会增大螺旋桨噪声,即加剧了在桨叶表面上的脉动压力成分,但当空泡将桨叶表面整体覆盖后,噪声反而会有所降低,受到不同程度空泡形态的影响,频谱曲线的分布趋势不同;对螺旋桨声压云图的分析表明,随着与螺旋桨中心距离的增加,声压逐渐减小。桨叶表面脉动压力的叶频、倍叶频、轴频、倍轴频的分量作用明显,其噪声声压级要明显高于周围频率。螺旋桨流噪声的传播具有显著的指向性,在不同的频率下,声压云图的分布特性表现出了明显的差异,螺旋桨的噪声声场低频区的辐射特性呈倾斜的“8”型,中高频区整体呈放射状分布。通过以上的数值计算结果,能够为螺旋桨噪声的预报提供准确可靠的参考。

摘要： 研究了运动平板在入水过程中形成空泡和空泡的形状、大小对平板的运动状态以及水的运动行为的影响。采用体积分数方法空化模型和动网格技术研究平板入水过程,利用商业流体力学计算软件Fluent,添加自行编制的程序对平板速度进行编译。研究结果表明:自转平板匀速入水过程中空泡的形态随流体运动轨迹变化过程从敞开、闭合到溃灭;由于排液作用,在平板两侧出现漩涡,随后漩涡逐渐汇合,而液相阻力随时间先增大后减小,然后趋于稳定。

摘要： 采用环路动态实验测量和数值模拟方法对突变流道内的空化过程进行了研究,通过不同位置空泡气相体积分数、压力波动和频谱规律分析考察了不同空化状态下的准周期演化特性,发现不同空化状态下频谱规律不尽相同。由云状空化过程中的气相体积分数和压力波动分析可知,流场内存在两类波动频率,分别以空泡团的低频脱落和微小空泡的高频再生、汇聚形式存在;同时发现不同空化状态下低频、高频变化规律的差异与空泡的形态和汇聚演化过程紧密相关。这种现象阐释了空化准周期演化过程的本质是微小空泡周期性生长后汇聚成团或直接脱落所导致的。

摘要： 利用Star-CCM+软件,以PPTC(Potsdam Propeller Test Case)螺旋桨为研究对象,选用Realizable k-ε湍流模型和Schnerr&Sauer空泡模型,对螺旋桨在敞水和存在空泡条件下的水动力学性能进行探究。研究结果表明:桨叶表面的空泡分布情况与试验结果的吻合度良好,螺旋桨推力系数和扭矩系数的数值计算结果十分准确;桨叶表面的空泡分布与压力分布有关。利用Q准则探究桨叶的三维泄涡结构及其发展规律,结果发现,梢涡的脱落频率与空泡数之间存在关联性。

摘要： 为实现船后螺旋桨空泡性能的快速预报,简化伴流,采用RANS数值模拟方法,结合SST k-ω湍流模型及基于Rayleigh-Plesset方程的空泡输运模型进行螺旋桨空泡性能数值模拟。提取船后标称伴流作为简化伴流方法的入流边界条件,获得空泡形态随桨叶旋转角度的变化特征及空泡诱导脉动压力特征,与船后螺旋桨空泡预报结果及试验结果进行对比分析,均能吻合较好,采用简化伴流方法开展螺旋桨空泡性能预报,可以快速可靠地获得船后螺旋桨空泡性能,提高螺旋桨空泡性能预报效率。

摘要： 水力空化技术已广泛应用于污水处理、杀菌消毒等工业领域。文章提出了一种自激离心式水力空化反应器,并数值模拟不同转速下的反应器空化特性,研究其内部空化反应机理,分析不同转速对各结构空化效果的影响及原因。结果表明:在转子区域,空化初生于叶片进口,稳定时在入口圆周方向、出口角方向和压力面方向呈现周期性发展;在定子盲孔区域,空泡由转子诱导至盲孔区域,因其特殊位置和结构激发发展,漩涡位置是影响其空化效果的重要因素,适当提高转速可以通过提高漩涡深度有效提高定子的空化效果;对所提出的自激离心式水力空化反应器整体而言,高转速情况下可以增加空化强度和空化范围,其空泡体积更大而空化效果更好,在3600~4320 r/min的范围内提高转速能取得更好的效果。

摘要： 液体在流动过程中速度增加、压力减小达到饱和蒸汽压,连续的汽化和凝结过程形成水动力学空化.各类空泡流是螺旋桨、附体以及水泵等水利机械中常见的流动现象.空化可能会导致推进效率降低、振动、噪声、甚至会引起机械损坏.为了减少和控制空化危害,需要了解和研究空化内部汽化和凝结的机理.由于涉及水汽两相流动,通过实验对流场进行观测长期以来是空泡流研究领域的难点问题.本文的目标是研究空泡内局部介质特性,如含汽率,流动速度,和空泡内部汽泡分布.基于电阻探针的优势,工艺进步使得电阻探针能够更微型化和精确化.研发一种适宜在空泡水洞中进行空泡内部含汽量和速度测量方法.实验空化数范围1.54～1.77,雷诺数范围1.4～2.9E5.实验采用双电阻探针,由两个单独的保持固定已知间距的探针封装组成.通过分析两个单独信号相对关系可以得到汽泡速度.除了内部测量,压力传感器和高速摄像也被用来研究空泡外部结构,获得空泡内外联系.实验结果表明空泡数的变化会引起含汽率显著变化,结合高速摄像结果,可以发现高速摄像图片亮度在一定范围内与含汽率呈正相关状态.片空泡速度测量结果表明,泡内速度基本小于来流速度.实验以机理研究为目的,探索空泡内部测试手段,结合高速摄像及压力测量,最终期望对空泡内部结构加深理解.

摘要： 本研究基于开源的CFD软件平台OpenFOAM,构建了旋转坐标系下螺旋桨空泡数值计算求解器,计算模拟了均匀来流下INSEAN E779A螺旋桨片空泡,考察分析了空泡下螺旋桨水动力性能、桨叶表面压力分布及桨叶空泡形态,并与试验数据相比较,结果吻合较好,建立了基于OpenFOAM的螺旋桨空泡数值模拟方法.

摘要： 本例患者CT影象学整体表现为肺段实变伴空泡及蜂窝状影，周围为边缘不清的云絮状阴影，病灶的实质CT值偏低，强化不明显，平扫纵隔窗肺实质CT值25Hu，增强扫描后CT值38Hu，增强值13Hu，强化不明显。实变影由癌细胞及癌细胞分泌的粘液大部分或完全充填肺泡造成;癌细胞沿肺泡孔及细支气管播散蔓延及继发出血和炎性渗出形成周围的模糊的云絮状阴影。

摘要： 本研究以FLUENT为计算平台,基于有限体积法和VOF方法求解RANS方程,并结合动网格技术对物体垂直入水过程中的气液两相流问题进行了数值模拟.首先对一平底结构自由入水过程进行了数值模拟,得到了结构底部的抨击压力,并与实验值吻合良好,验证了计算方法的有效性.在此基础上,进一步模拟了鱼雷匀速垂直入水时,空泡的生成-溃灭过程,得出了鱼雷头部最大砰击压力、空泡相对闭合深度随鱼雷入水速度的变化曲线.

摘要： 发展空化是介于空化初生和溃灭之间的空化发展阶段,由于发展空化的不稳定性,常导致设备运行过程中效率降低、振动和噪声加剧.本研究综述了发展空化中片空化、云空化和超空化等空化类型中的不稳定现象,对空泡前缘的摆动和分叉、空泡表面波动、回射流和空泡脱落等现象进行了描述,并对发生机理进行了分析.

摘要： 采用R-P空化模型结合两相流混合模型对一离心泵内部三维湍流空化流场进行数值模拟。根据空化流动计算结果，获得不同流量下的空化余量—扬程曲线，并有效预测空化发生的部位和空泡在叶轮流道内发展的过程。小流量工况下，叶片各流道的空泡在一个旋转周期内具有明显的变化规律：膨胀—收缩—脱落，空泡尾部漩涡强度的变化则是引起泡膨胀和收缩的原因之一。对比分析了典型空化数下叶片表面的压力分布，进而指出空泡形状的变化是导致叶片工作面头部8﹪弦长部位及背面10﹪到65﹪区域压力波动较大的主要因素。

摘要： 利用基于求解RANS方程的数值CFD方法,针对对转式吊舱推进器的水动力进行了数值模拟和性能预报.在空泡水筒中开展了对转式吊舱推进器的水动力模型试验与空泡观测,通过与模型试验结果的比较,水动力预报结果与试验结果吻合较好,螺旋桨压力分布能够真实反应模型试验空泡区域.CFD方法可以用来进行对转式吊舱推进器这类复杂多体组合推进器的性能评估,可以为螺旋桨方案的优化设计提供技术支撑.

摘要： 为某大型LNG船设计了5型螺旋桨，分别在空泡水简进行了模拟伴流场中的空泡和脉动压力模型试验，在循环水槽中进行了带船模的的空泡和脉动压力试验，并在拖曳水池进行了敞水试验和自航试验。试验结果表明，5型螺旋桨敞水效率都比较高，航速都能满足设计要求；且空泡性能都好，螺旋桨诱导的船体脉动压力都不大。推荐使用4号设计方案。考察和分析了空泡水筒中空气含量对螺旋桨空泡形态和脉动压力的影响。

摘要： 为了提高实验室模型试验预报螺旋诱导的船体表面脉动压力的水平，本文进行了螺旋桨诱导的船体表面脉动压力预报的试验研究。全文研究了螺旋桨诱导的船体表面脉动压力试验预报值随空气含量变化的规律；研究了螺旋桨模型空泡形态随含气量变化的规律，并与实桨空泡对比分析；探索了脉动压力试验预报与实桨测量值最接近的空气含量控制准则；比较了螺旋桨模型在船模伴流场和相似修正后的伴流场中工作时，螺旋桨诱导的船体表面脉动压力预报值及螺旋桨模型空泡形态，并与实船测量观察结果进行对比，就伴流场修正对螺旋桨诱导的船体表面脉动压力试验预报的影响作了探讨；研究了螺旋桨诱导的船体表面脉动压力的预报值随螺旋桨试验转速变化的规律。

摘要： 本研究通过用MAC 方法模拟了锥柱组合体在出水过程中的流场，定性上给出了空泡、自由面的发展变化过程以及空泡周围的压力场和速度场。由于计算模型的局限性，计算结果只能定性的对物体出水过程进行分析。

摘要： 本发明提供一种超空泡航行体及其利用尾流引射的空泡流动控制方法。包括空化器以及航行体体身，空化器设置在航行体体身的头部，空化器后侧开设有通气孔，航行体体身内设置有气室，气室与通气孔之间通过通气管路连接，所述通气管路上设置有气阀，航行体体身的尾部设置有能够喷射气体射流的尾喷管。在航行体形成初始空泡后，使得空化器到尾喷管形成低压气体通道，尾喷管喷出的气体射流以自然卷吸的方式向前回流，为空泡补充气体，维持空泡形态，从而实现对空泡形态及稳定性问题施加主动控制。

摘要： 本发明提供了一种用于超空泡自由飞试验的自动通气结构及超空泡缩比模型，该结构包括通气阀和单向阀，通气阀包括阀门前段、阀门后段、撞针仓、密封件、撞针、第一和第二密封圈，撞针仓包括呈阶梯状设置的第一撞针仓段和第二撞针仓段，撞针仓具有限流孔和撞针容纳孔，撞针容纳孔与限流孔相连通；撞针包括第一撞针段、第二撞针段和撞针轴环，撞针可移动地设置在撞针容纳孔内，第一撞针段具有沿径向设置第一泄压孔，第二撞针段具有沿轴向设置的第二泄压孔，第二泄压孔分别与第一泄压孔和撞针容纳孔相连通，第一和第二密封圈间隔设置在第二撞针段上。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中通气结构的安全可靠性差且难以重复利用的技术问题。

摘要： 本发明公开了一种超空泡航行体尾部空泡半径计算方法。步骤1、初始条件：给定实际过程中的参数，并通过相关运算给出一些复合物理参数；步骤2、确定航行体尾部空泡截面扩张时间：根据空泡在空间位置xi处所扩张的时间t(xi)等于航行体头部空化器从xi处出发所运动的时间tk。建立相关等式，推导出tk的表达式；步骤3、Logvinovich独立扩张方程的离散：使用复化Simpson公式对Logvinovich独立扩张方程进行离散；步骤4、迭代方法：迭代采用空间迭代的方法，即空间某点从空泡发展一直计算至该位置空泡溃灭，再进行下一位置空泡截面的计算，对整个迭代进行划分，分为内层迭代和外层迭代。本发明的算法可以对航行体尾部空泡大小进行准确计算。

摘要： 本发明公开了一种基于势流理论小型超空泡航行体空泡变形的计算方法。包括：步骤1、坐标系建立，步骤2、复位势叠加，步骤3、k和Δx的确定，步骤4、动压场求解，步骤5、空泡变形的求解。本发明解决了在受限空间内，超空泡形态的计算问题，且本发明计算所得结果与试验结果具有高度一致性。

摘要： 本发明提供一种超空泡航行体及其利用尾流引射的空泡流动控制方法。包括空化器以及航行体体身，空化器设置在航行体体身的头部，空化器后侧开设有通气孔，航行体体身内设置有气室，气室与通气孔之间通过通气管路连接，所述通气管路上设置有气阀，航行体体身的尾部设置有能够喷射气体射流的尾喷管。在航行体形成初始空泡后，使得空化器到尾喷管形成低压气体通道，尾喷管喷出的气体射流以自然卷吸的方式向前回流，为空泡补充气体，维持空泡形态，从而实现对空泡形态及稳定性问题施加主动控制。

摘要： 本发明涉及空化研究的技术领域，公开了一种空泡发生器，包括：载水观察箱；弹性支撑垫，所述弹性支撑垫固定于一支撑面上，弹性支撑垫的顶部与载水观察箱的底部接触，用于支撑载水观察箱，且与载水观察箱的重力保持平衡。锤击器，设在载水观察箱的上方，用于锤击箱体，使箱体加速向下运动，使箱体内部产生空化现象。阻尼器，设在载水观察箱的下方，且固定于支撑面上，用于阻停载水观察箱滑行。若干底板，所述底板的纵向横截面具有不同的几何构型，且所述底板放置于载水观察箱的箱体内部的底部，通过底板的几何构型，诱发箱体内部产生空泡；且不同几何构型的底板，诱发产生的空泡形状不同。

摘要： 本发明提供了一种用于超空泡自由飞试验的自动通气结构及超空泡缩比模型，该结构包括通气阀和单向阀，通气阀包括阀门前段、阀门后段、撞针仓、密封件、撞针、第一和第二密封圈，撞针仓包括呈阶梯状设置的第一撞针仓段和第二撞针仓段，撞针仓具有限流孔和撞针容纳孔，撞针容纳孔与限流孔相连通；撞针包括第一撞针段、第二撞针段和撞针轴环，撞针可移动地设置在撞针容纳孔内，第一撞针段具有沿径向设置第一泄压孔，第二撞针段具有沿轴向设置的第二泄压孔，第二泄压孔分别与第一泄压孔和撞针容纳孔相连通，第一和第二密封圈间隔设置在第二撞针段上。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中通气结构的安全可靠性差且难以重复利用的技术问题。

摘要： 本发明公开了一种用于超空泡水下航行体的装药型空泡发生结构。航行体中后段的内部中空作为燃烧室；发射药沿燃烧室内壁布满其室内空间，但其沿弹轴线留有圆柱型空腔；燃烧室前部与前导气管相连接，其直径略小于发射药空腔；前导气管延伸至弹头部与头部排气孔相连，与外环境相通。燃烧室尾部与尾部喷管相连，尾部喷管呈漏斗状与外环境相通。本发明的方案通过利用发射药在燃烧过程中产生的大量气体和推力，达到产生空泡，增加高速水下航行体的超空泡状态的维持时间同时持续提供推力。

摘要： 本发明公开了一种超空泡航行体尾部空泡半径计算方法。步骤1、初始条件：给定实际过程中的参数，并通过相关运算给出一些复合物理参数；步骤2、确定航行体尾部空泡截面扩张时间：根据空泡在空间位置xi处所扩张的时间t(xi)等于航行体头部空化器从xi处出发所运动的时间tk。建立相关等式，推导出tk的表达式；步骤3、Logvinovich独立扩张方程的离散：使用复化Simpson公式对Logvinovich独立扩张方程进行离散；步骤4、迭代方法：迭代采用空间迭代的方法，即空间某点从空泡发展一直计算至该位置空泡溃灭，再进行下一位置空泡截面的计算，对整个迭代进行划分，分为内层迭代和外层迭代。本发明的算法可以对航行体尾部空泡大小进行准确计算。

摘要： 本实用新型公开了一种激光空泡模拟海水中螺旋桨空泡的实验装置。强脉冲激光能够使其焦点附近的水电离成等离子体并迅速向外膨胀形成空泡。这种空泡与螺旋桨高速旋转产生的空泡具有一定相似性，利用激光诱导空泡可在螺旋桨静止时在其表面附近产生空泡，模拟空泡对螺旋桨的空蚀破坏。本实用新型设计出双光路系统可同时进行不同浓度海水下的空泡空蚀实验，节省实验时间。