空化诱发的轴流泵振动特性实验研究

运用LMS多通道振动噪声测试与动力学分析系统,对轴流模型泵最优工况流量下不同空化程度时的振动加速度进行了动态多点测量和分析,获得了振动加速度的特征频率以及低频、高频振动水平随汽蚀余量的变化规律。实验结果表明:轴频、叶频以及其高次谐波是泵振动的主要激励频率;空化诱发的振动主要为高频振动;随汽蚀余量的降低,低频振动和高频振动均呈现先上升后下降的趋势;高频振动比低频振动更易被阻尼力削弱,高频振动水平上升的拐点和空化引起泵能量性能下降的临界点相一致。     

绕水翼片状空化流动结构的数值与实验研究

采用数值与实验相结合的方法研究了水翼片状空化流动结构.实验采用高速录像技术观察了片状卒泡形态,应用LDV测量了翼型周围的湍动能和速度分布;采用N-S方程和基于空泡动力学方程的空化模型计算了绕水翼片状空化流场.结果表明:在片状空化阶段,翼型吸力面上附着很薄的一层透明空泡,空泡彤态呈现于指状;随着空化数的减少,空泡尾部水汽交界面相互作用增强,并且空泡尾部出现大的旋涡,影响了空泡尾部区域压力和速度分布,片状空泡尾部的水汽混合区出现不稳定现象,同时存在小的空泡团脱落.数值模拟得到的水翼片状空化流动现象和实验观察到的结果基本一致,验证了计算模型和数值方法的可靠性.     

轴流式水轮机内部空化流动的数值预测

将一种完整空化模型和一种混合流体两相流模型相结合,应用于轴流式水轮机全流道内定常空化流动的数值模拟。根据模拟结果,分别预测了水轮机在正常和较低尾水位情况下运行时,流道内空化发生的部位和程度,重点考察了尾水位的降低对水轮机空化性能的影响,为水轮机在特定运行工况下的空化性能预测提供参考。     

绕水翼超空化现象的实验研究

超空化现象由于可被应用于水下运动物体的减阻而重新引起了人们的关注。为了了解超空化流动区域的流动特性,观察了超空化流动区域的流动结构;采用LDV的方法测量了超空化发生时绕水翼的速度分布大小。结果表明,当空化发展到超空化阶段,在流动区域内形成明显的空化和水流两个流动区域。在超空化流动区域内,充满了空泡和水的混合物。靠近界面的区域内,混合液流的流速和主流区域的流速大小基本相同,而在邻近翼型表面的区域内,具有较大的速度梯度。     

离心泵叶轮内空化流动的数值预测

采用发展的基于液相/气相界面跟踪方法和Reynolds-Averaged Navier-Stokes方程求解技术的空化模型和算法,数值模拟了无空化和空化系数为0.07时离心泵水力性能与流量系数之间的关系,预测了离心泵叶轮内发生的多区域空化流动现象.研究结果表明,在空化系数0.07时,存在临界流量系数.此时离心泵水力性能突然下降.在空化系数0.07下,流量系数接近临界流量系数时,离心泵叶轮的压力面和吸力面均发生附着空化空泡,导致离心泵水力性能迅速下降.研究结果证明了所发展的空化模型和算法能够应用于离心泵空化流动时的性能预测.     

非定常粘性空化流动模型及其数值计算

基于气液两相当地均相介质模型,本文给出了一种模拟非定常粘性空化流动的计算模型。认为空化绕流流场中流动介质是一种当地均匀的气液混相物。控制方程采用了应用两相流模型的N-S方程。基于液相和气相的状态方程推导了混合介质密度的表达式。为了保证数值计算的稳定性,控制方程的数值求解采用了TVD-MacCormack格式。为了评价计算模型的可靠性,分别计算了绕台阶和管道水锤的空化流动,所得结果是合理的,说明该方法可以用于空化流动的数值计算。     

高速开式离心泵内部的流动特性研究

基于N-S方程应用标准的k-ε湍流模型对高速开式离心泵进行三维湍流数值模拟,得到了流道内的压力场、速度场的变化规律,揭示了回流等流动现象,验证了液流冲击、流动不均匀和回流是开式叶轮效率低的主要原因;通过对蜗壳进口速度和压力沿周向分布的分析看出分布呈现明显的波动特征,验证了叶轮与蜗壳的干扰所造成的周向流动的不均匀性是非常强烈的。预测出其性能曲线,计算与试验结果吻合良好,证明该计算方法具有较高的可靠性。     

绕空化器通气空化流场的实验研究

本文采用高速全流场显示技术和动态应变式测力系统相结合研究了绕圆盘空化器通气空化流动发展过程和动力特性,讨论了通气量对空化流场形态和阻力的影响。结果表明：随着雷诺数增加,绕空化器的通气空化流场经历了初生空化、带状空化、团状空化,阻力系数不断减小,未发生自然空化时,减阻效果明显;随着通气量增加,绕空化器通气空化流场出现了半...     

绕水翼初生游离型空化流动结构

为了研究初生空化流动形态及其紊流流场结构,采用高速录像技术观察了绕Clark-Y型水翼初生空化的空化形态,应用LDV分别测量了无空化和初生空化条件下的紊流流场分布.结果表明,绕水翼小攻角无分离流动区域的初生空化形态呈游离发夹涡型空泡团结构,但其具有和单泡相同的发展过程;初生空化和无空化紊流流场的速度和紊流强度没有发现有规律性的差异,初生游离型空穴的形成与发展过程,对雷诺平均流场没有显著的影响.     

薄膜型声学超材料对低频振动的隔声特性分析

高效共振混合机工作频率为60 Hz,且系统处于共振,产生较大低频噪声。针对振动机械产生的有害噪声,分析了高效共振混合机低频高加速度共振混合过程的特点,得到了60 Hz低频声波穿透力强的特点,相比传统的以吸声材料构建的50～100 mm厚度、隔声效果小于10 dB的隔声罩,分析了薄膜型声学超材料在低频减振降噪中的隔声特性。通过多物理场仿真分析,60 Hz时隔声量为31.4 dB,确定了硅橡胶弹性薄膜的预应力和质量块的面密度;采用3D打印机快速成型技术,构建了隔声实验装置,分析了独立隔声单元、面密度、薄膜尺寸等隔声特性规律。基于人耳在实际环境中感受到的噪声强度,提出了噪声衰减量和插入损失的分析方法,在距离声源380 mm和1000 mm的位置,60 Hz时隔声量分别为27 dB和38 dB。研究成果丰富了低频隔声特性理论,为薄膜型声学超材料的工程设计和优化提供了技术支撑。     

口琴簧片振动频率的理论与实验研究

口琴是常见的乐器之一。通过推导了口琴簧片振动频率的计算公式,进而揭示了簧片几何尺寸对振动频率的影响,并对录制好的口琴音频文件进行快速傅里叶变换（FFT）,从而推断口琴簧片振动的频率。     

叶片背面不连续凸起对轴流泵空化的控制研究

为控制轴流泵空化的发生与发展,提出了一种在轴流泵叶片背面布置不连续凸起结构的方案.基于ANSYSCFX软件,对350ZQ-125-30型潜水轴流泵进行数值模拟,对比分析改进模型与原模型流道内压力、湍动能、空泡及流线分布的变化.结果表明,改进后叶片背面低压区域减小,工作面高压区域明显增大,临界空化余量降低;在空化的各个阶...     

Experimental Study of Vibration Effects on Heat Transfer during Solidification of Paraffin in a Spherical Shell

Two effects that have been observed when metals and metal alloys are vibrated during solidification are a decrease in dendritic spacing, which directly affects density, and faster cooling rates and associated solidification times. Because these two effects happen simultaneously during solidification, it is challenging to determine the one effect independently from the other. Most previous studies were on metals and metal alloys. In these studies, the one effect, i.e., the decrease in dendritic spacing, might influence the other, i.e., the faster cooling rates, and vice versa. The direct link between vibration and heat transfer has not yet been studied independently. The purpose of this study was to experimentally investigate the effect of vibration only on heat transfer and thus solidification rate. Experiments were conducted on paraffin wax, because it had a clearly defined macroscopic crystal structure consisting of mostly large straight-chain hydrocarbons. The advantage of the large straight-chain hydrocarbons was that the dendritic spacing was not affected by the cooling rate. Experiments were done with paraffin wax inside hollow plastic spheres of 40 mm diameter with 1 mm wall thickness. The paraffin wax was initially in a liquid state at a uniform temperature of 60°C and then submerged into a thermal bath at a uniform constant temperature of 15°C, which was approximately 20°C below the mean solidification temperature of the wax. Experiments were conducted in approximately 300 samples, with and without vibration at frequencies varying from 10–300 Hz. The first set of experiments was conducted to determine the solidification times. In the second set of experiments, the mass of wax solidified was determined at discrete time steps, with and without vibration. The results showed that paraffin wax had vibration independent of solid density contrary to other materials, e.g., metals and metal alloys. Enhancement of heat transfer resulted in quicker solidification times and possible control over the heat transfer rate. The increase in heat transfer leading to faster solidifcation times was observed to first occur as frequency increased and then to decrease.     

Experimental Investigation of the Spectrum Characteristics of Laser Diodes Under Low Frequency Modulation

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｌａｓｅｒｄｉｏｄｅｓｗｈｏｓｅｉｎｊｅｃｔｉｏｎｃｕｒｅｎｔｉｓｍｏｄｕｌａｔｅｄｄｉｒｅｃｔｌｙｂｙｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｉｇｎａｌｈａｖｅｂｅｅｎｉｎｔｅｎｓｉｖｅｌｙｒｅ...     

基于LD双端面泵浦的Nd:YAG高效率倍频激光器

报道了一种利用激光二极管（LD）双端面泵浦的Nd：YAG激光晶体,Cr⁴⁺：YAG晶体被动调Q,LBO临界相位匹配腔内倍频的高转换效率的绿光激光器。分析了双端面泵浦YAG激光器的热效应,实验中LD双端面泵浦,采用U型平行平面腔结构对Nd：YAG进行传导冷却。当总泵浦光为33.8 W时,得到被动调Q频率10 KHz、功率8.21 W的线偏振基频光输出。6.72 W的绿光输出的倍频效率为86%,输出光束为基模,M²为1.4。实验表明双端面泵浦YAG倍频激光器具有很高的转换效率。     

平板型虚阴极振荡器频率特性实验研究

介绍了在“闪光二号”加速器上开展平板型虚阴极高功率微波振荡器频率特性实验研究的结果及分析。结果表明：平板型虚阴极振荡器表现出多频特性,且在微波脉宽内频率随时间变化;其频率分布在C波段和X波段,主频在C波段;主频由虚阴极自身振荡产生并且等于局部电子束的相对论等离子体频率,主频与二极管间隙电压有弱的依赖关系,与二极管间距成反比,而与阴极尺寸和阳极材料关系不大。