多孔翼型流场的数值模拟研究

空化和空蚀是影响水力机械能否安全、经济运行的主要因素之一.为了研究新的翼型结构——多孔翼型对于水力机械的空化及空蚀现象的影响,利用PROE建立具有不同微孔数的翼型模型,再借助Fluent软件对多孔翼型的三维绕流流场进行了定常数值模拟计算.基于伯努利定律,对具有不同孔数的翼型绕流流场进行流态分析.根据模拟结果显示的不同翼型结构的速度场和压力场的分布特征,从能量转换的角度出发,揭示了多孔翼型绕流流场的内在特性,即绕流翼型的流场(速度场、压力场)是随着孔数而变化的.结合空化发生的条件,说明采用多孔翼型结构对改善水力机械内部空化现象是有一定的作用的,通过数值模拟方法来分析研究水力机械内部的空化空蚀现象,可以作为实验与理论分析的参考.从一个新的角度,为改善水力机械的空化和空蚀现象提供了新思路.     

超空化条件下液体射流热稳定性研究

基于线性稳定性理论,建立了描述超空化条件下液体射流热稳定性的数学模型,并对数学模型及其求解方法进行了验证;在此基础上,对超空化条件下液体射流与周围气体间的温差对射流稳定性的影响进行了研究。研究结果表明,液体射流与周围气体间存在温差时,射流稳定性变差,扰动波波数范围拓宽,且拓宽的程度随温差的增加有明显加大的趋势;温度扰动对射流稳定性的影响与扰动模式关系不大;温度扰动会在一定程度上削弱超空化对射流稳定性的作用,并有可能完全抑制超空化对扰动波最大波数的作用,只有当超空化达到一定程度后,才能克服温度扰动的抑制作用,使扰动波最大波数变大。     

流动微泡群瞬态空化强度时域分布的比例反馈调节*

声波、血流环境及流动微泡群的稳定性都会影响焦区内瞬态空化强度(ICI)在超声作用时间内的分布,从而影响基于瞬态空化的治疗效率和生物安全性。本文在搭建仿体中流动微泡群瞬态空化发生和实时测量系统的基础上,设计了基于LabView FPGA的比例反馈控制器,在保持脉冲重复频率和脉冲长度不变的条件下,通过选择适当的比例系数,依据当前周期的声波激励下实时测量的ICI,实时调节下一周期声波信号的峰值负压,以调控ICI在时间上的分布。研究表明,在最优比例系数(1 × 107)下,和开环系统相比,ICI的稳定率提升~2.31 倍,ICI的时域下降速率减小~94.41%;在超声作用时间内总ICI也基本达到期望水平。这些结果表明该比例反馈控制器在调控脉冲超声激励下流动微泡群ICI时域分布的有效性,有望改进瞬态空化在相关疾病治疗中的效率和安全性。     

高强聚焦超声(HIFU)无创外科─21世纪治疗肿瘤的新技术

本文从简要回顾超声治疗的发展历史开始,重要介绍了90年代初在国际上兴起的HIFU无创外科技术及我国在该领域中的成就。文章继而对HIFU“切除”肿瘤的机理,治疗质量及其发展前景做了讨论。     

空化对叶顶间隙泄漏涡演变特性及特征参数影响的大涡模拟研究

利用大涡模拟方法及一个考虑气核效应的欧拉$\!-\!$拉格朗日新空化模型, 对绕NACA0009水翼叶顶间隙泄漏涡(top-leakage vortex, TLV)及其空化流动开展了高精度的模拟, 结果显示数值模拟与实验吻合较好. 在此基础上进一步讨论了不同间隙大小对TLV空化的演变行为及其发生前后TLV强度、气核分布以及切向速度分布等特征参数的变化规律, 分析了TLV空化对TLV演变行为及其特征参数的影响机制. 结果表明, 空化发生后, TLV的强度主要受片空化演变行为的影响, TLV空化对其自身强度的影响较小. 此外, 间隙越小, 片空化越不稳定, TLV的强度也会呈现相应的准周期性波动. 随着间隙的逐渐增大, 片空化强度逐渐减小, 其不稳定性也逐步减弱, TLV强度逐渐恢复至无空化时的水平, 其波动也会逐渐减小. 空化对涡心处气核分布会产生较为明显的影响, 其影响程度取决于空化发生后TLV在空间上的稳定性以及TLV空化的强度. 此外, 空化发生后, TLV半径会在一定程度上增大, 且在空化区域外围形成``类刚体旋转'的切向速度分布特性, 其形成原因主要是空化生长引起的膨胀过程以及流动的黏性作用.      

超声波空化作用对ICP光源辐射强度的影响

为了增大电感耦合等离子体辐射强度,降低分析检出限,实验研究了水样品经过超声波空化处理以后样品表面张力和粘度的变化,并探索了空化效应对光谱强度和信背比的影响。实验结果证明,样品溶液的表面张力和黏度随着超声波功率和空化时间的增加均呈现出先减小后增大的变化规律,在功率为50 W、时间为15min时水样品的表面张力和粘度最低。经此条件处理的水样品引入ICP以后,元素Al,Cd,Mn,Ni,Pb和Zn的谱线强度比无空化处理时分别提高了56.73%,57.23%,44.57%,43.20%,39.04%和40.19%,光谱信背比分别提高了61.54%,64.86%,44.95%,52.27%,40.84%和40.85%。可见,空化处理水溶液能够改善ICP发射光谱质量。     

超声空化引起界面湍动促进的传质机理

本文分析了超声空化引起界面湍动对传质过程的影响,提出了相界面上超声空化气泡析出增强边界层液体湍动并促进传质的机理,在传质理论和流体动力学原理的基础上,建立了超声空化引起界面湍动促进的传质机理模型,获得了超声空化引起界面湍动促进的传质系数表达式。实验结果验证了模型的合理性。该模型既证实了超声对传质有强化效应,又对传质过程有很好的预测功能,为工业化提供了理论依据。     

超声波作用下泡群的共振声响应

从球状泡群气泡动力学方程出发, 考虑泡群间次级声辐射的影响, 得到了声场中两泡群共同存在时气泡振动的动力学方程, 并以此为基础探讨声波驱动下双泡群振动系统的共振响应特征. 由于泡群间气泡间的相互作用, 系统存在低频共振和高频共振现象, 两不同共振频率的数值与泡群内气泡的本征频率相关. 泡群内气泡的本征频率又受到初始半径、泡群大小和泡群内气泡数量的影响. 气泡自由振动和驱动声波的耦合激起泡群内气泡的受迫振动, 气泡初始半径、气泡数密度和驱动声波频率等都会影响泡群内气泡的振动幅值和初相位. 关键词： 气泡群 共振 声响应 超声空化     

液体中的声处理应用和声空化工程

1引言 声波在好几个方面有它广泛不可替代的用途，像声通讯、声检测、控制声、声控制等。在几个方面的用途中有声处理一项，这时利用了声的能量。本文只讨论液体中的声处理应用。在长时期的实验室试验中它显示了，并且继续在显示，强大的潜力，但比较奇特的是，这么大量的实验室成果，只有很少数转化为生产力。本文强调转化为生产力的有利性和紧迫性。本文并且指出，液体中声处理的基本机理多是声空化，因此，分析研究在液体中大规模或生产化声处理时声空化的特征和行为，     

增强超声空化效应的一个途径─—给空化声场一个随机微扰

摘要在早期对声致发光和输入电功率之间关系的实验研究基础上，提出了给空化声场施加一个随机扰动，以提高空化声场中声化学产额的动力学方法．对Noltingk-Neppiras方程进行了修正，增加了一个表征微扰的非线性项产F'（R）／ρR．并论述了如何在实验上实现从动力学角度增加声化学产额的途径．