空化熱流體動力特性與機理研究

《空化熱流體動力特性與機理研究》是依託北京理工大學，由王國玉擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：空化熱流體動力特性與機理研究
• 依託單位：北京理工大學
• 項目負責人：王國玉
• 項目類別：面上項目

項目摘要

以相變過程為特徵的空化流動是一種熱流體流動現象，研究流動過程中的能量傳輸、質量傳輸和動量傳輸及其相互作用是把握空化流動本質的關鍵。發展空化熱流動的理論與方法不僅是學科發展的內在必然，同時也關係到能源、環境、航天和超導等高新技術和國民經濟等重要領域的關鍵技術問題的解決。申請者基於已有的研究基礎和具備的實驗與計算條件，發展空化熱流體動力學的實驗技術與理論分析方法；綜合套用多場同步測量技術和考慮熱力學過程的空化流動數值計算方法，研究不同空化條件下的流場分布，揭示在包含質量傳輸和能量傳輸過程的流動中動量傳輸特性及其形成機理，掌握熱力學敏感介質不同空化階段湍流流場結構與特徵；研究空化的發展過程，揭示空化流動過程能量傳輸對於質量傳輸的影響機理，掌握不同階段空化的熱流動特性；研究熱力學敏感介質中空穴的非定常演化過程，和對應的壓力場變化，揭示空化熱流體動力的形成機理，掌握空化熱流體動力特性及其變化規律。

結題摘要

經過4年的研究工作，申請者團隊搭建了國內首套大範圍溫度變化條件下的熱流體空化流動測試平台，發展了空化熱流體動力學的實驗技術與理論分析方法，獲得了液氮在大範圍溫度變化條件下的空化特徵和隨溫轉捩特性，揭示了流動參數和物質屬性對熱流體空化流動的綜合作用機制。建立了一套完整的熱流體空化流動數值計算方法，綜合套用多場同步測量技術和考慮熱力學過程的空化流動數值計算方法，研究了不同空化條件下的流場分布，揭示了包含質量傳輸和能量傳輸過程的流動中動量傳輸特性及其形成機理，揭示了熱流體空穴內部的流動結構和脫落機制，提出了熱流體在不同溫度下的空化發展模式和脫落機制。研究了熱流體空化的發展過程，揭示了空化流動過程能量傳輸對於質量傳輸的影響機理，掌握了不同階段空化的熱流動特性。發展了適用於各類熱流體空化隨溫轉捩的判據，該判據對於工程中避免熱流體空化造成的影響具有重要的指導意義。