水中高压脉动气泡水射流形成机理及载荷特性研究

具有脉动特性的气泡(如水下爆炸气泡、螺旋桨空泡和气枪气泡)动力学行为很大程度上取决于其边界条件. 实验已证实,近自由液面气泡在坍塌过程中常常产生背离自由液面的水射流现象,而近刚性边界气泡在坍塌阶段产生朝向壁面的高速水射流,严重威胁水中结构的局部强度. 前人基于 Rayleigh-Plesset 气泡理论和 “Bjerknes” 力来预测气泡射流方向,然而理论方法难以透彻的揭示气泡射流的初生、发展和砰击过程中丰富的力学机理. 本文首先采用水下高压放电技术产生气泡,并通过高速摄影对不同边界条件下气泡的运动特性进行实验研究. 然后,采用边界积分法模拟气泡非球状坍塌过程. 研究表明,边界条件改变了气泡周围的流场压力梯度方向,进而影响气泡射流初生位置;射流在发展阶段,气泡附近流场的局部高压区和射流之间存在“正反馈效应”,从而揭示了气泡射流速度在短时间内即可增加到百米每秒的力学机理. 射流砰击会在流场中造成局部高压区,随着气泡回弹,射流速度和砰击压力逐渐减小. 本文还探讨了无量纲距离参数对气泡运动及射流砰击载荷的影响,旨为近场水下爆炸等相关领域提供参考.      

两空泡运动特性研究

本文应用边界方法研究了两个相邻空泡的运动特性,得到了空泡的演化规律,以及空泡溃灭时的射流速度与溃灭时间的变化趋势,对于两个空泡之间的距离和半径比的影响进行了讨论。计算结果表明：不同大小的空泡在一起时则小泡会先溃灭,且人泡的存在时间与两泡的半径比成正比;大泡对小泡来说其作用相当于－固壁面,小泡会形成－指向大泡的溃灭射流。相同大小的空泡在一起溃灭时,会同时形成指向中间的射 流,与单空泡在固壁面附近的溃     

基于空耦超声的复合材料黏弹性评价方法*

复合材料的黏弹性是表征其内在阻尼机制的重要力学特性,而内在阻尼机制是材料安全性能的一个重要评价指标。该文提出了空气耦合超声波的材料黏弹性评价方法。首先讨论了黏弹性进行评价的相关理论,利用接触式超声波底面回波法与空气耦合超声波透射法对比验证,其结果基本一致,证明了空气耦合超声对材料黏弹性检测的有效性。并且对一批不同铺层方向的碳纤维复合材料进行了评价,其结果与期望值完全相符,验证了该方法的可行性和准确性,为复合材料的动态力学特性评价和安全评价提供了新的思路。     

大锥角聚能射流实验研究

 通过闪光X射线摄影技术，研究了两种大锥角射流的特性及其对钢靶的侵彻，并与小锥角射流进行了对比。研究结果表明：大锥角射流的头部速度较低，但直径和质量较大，在大炸高条件下对钢靶的侵彻孔深度浅，孔径大。     

非线性强弱对轴对称射流拟序结构影响的研究

本文采用三维离散涡方法对轴对称不可压射流进行了数值模拟。由于Re数的大小体现出流场方程中非线性项的相对强弱,所以文中研究了不同Re数对射流中拟序结构的影响。文中提出并运用了一种有效的涡增加技术以提高涡方法的分辨率和精度,描绘了射流中展向涡的空间和时间发展,细致研究了涡的卷起、配对与合并现象。结果说明,在高Re数即非线性项相对较大的范围内,轴对称射流的发展主要受大尺度拟序结构的支配,而粘性则抑制大涡的产生与发展;Re数越大,非线性越强,同一时刻流场中大涡的数量越多,发展越充分。计算结果和实验一致,对实际射流的控制有重要意义。     

同轴交叉射流的轴线速度

研究了射流交叉角度和密度比对同轴交叉射流流场的影响。基于动量守恒原理,提出了考虑径向流动和密度差别的同轴交叉射流的当量直径和当量速度。当量速度与Dual PDA的实验结果较为吻合。该法可较好地描述射流交叉角度、密度比对轴线上轴向速度的影响。     

超声射流中CS2分子转动弛豫的研究

通过ＣＳ２分子３５２．４￣３５２．７ｎｍ的Ｒ＾３Ｂ２（１５０）←Ｘ＾１Σｇ＾＋（０,０,０）激光诱导荧光（ＬＩＦ）激发谱,测量了沿超声射流轴线上Ｘ／Ｄ＝３￣１５的１９个不同点处ＣＳ２分子的转动温度,得到转动温度随平动温度的变化关系,进而由弛豫方程得到转动弛豫几率与平动温度的关系。结果表明,在低温范围内随着温度的降低,转动弛豫几率增大,说明吸引力对传能过程起主导作用。     

湍流射流与扩散火焰大涡拟序结构的波动特性研究

１前言湍流射流扩散燃烧方式提供了射流火焰与涡团相互作用的最基本形式,对研究在湍流射流剪切边界层内的反应物的卷吸混合、热量及动量的输运及湍流射流结构方面具有其特殊的意义。Ｋａｔｔａ［１］利用浮力与单步反应机理模型对Ｎ２－Ｈ２射流扩散火焰进行了直接数值模...     

Numerical study on the stability and mixing of vertical round buoyant jet in shallow water

IntroductionAsimplewaytodisposeofthelargequantitiesofwasteheatresultingfromsteamelectricpowergeneration ,istodischargetheheatedcondenserwaterthroughasubmergedroundoutfalllocatedatthebottomofthereceivingwater.Inrecentyears,suchkindsofhighvelocityinjectionsystemshaveincreasinglybeenusedaseffectivemixingdevices,frequently ,thesedevicesarelocatedinwatersofonlyafewportdiametersdeep ,anddischargingareaisrelativelysmall.Thusanunderstandingoftheinducedexcesstemperaturedistribution ,inrelationshiptothe…     

高分子材料添加物对液滴撞击超疏水壁面后奇异射流行为的抑制机制研究

研究了纯水液滴和黄原胶水溶液液滴撞击超疏水壁面过程中的奇异射流行为生成机制.基于高速摄像技术搭建可视化实验平台,发现纯水液滴在中等We数范围内撞击壁面过程中出现奇异射流行为.同时,在特定的We数范围内,奇异射流行为伴随着气泡卷吸现象发生.研究结果表明,在纯水中添加微量的高分子材料黄原胶可以实现对液滴撞击壁面后奇异射流行...