管道內多空泡行為與激波的相互作用機理研究

《管道內多空泡行為與激波的相互作用機理研究》是依託浙江大學，由吉晨擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：管道內多空泡行為與激波的相互作用機理研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：吉晨
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

約束空間內的空泡動力學行為是引起液壓系統氣蝕、噪聲、振動等問題的關鍵因素。在壁面附近，空泡潰滅時產生的激波發生反射和匯聚，一方面顯著影響多空泡潰滅過程，另一方面會誘發二次空化，這些現象對液壓系統中的氣蝕和噪聲問題有不可忽略的影響。目前，關於激波對多空泡潰滅的影響及激波誘發二次空化的研究中壁面約束條件簡單，針對管道內的相關研究尚屬空白。本項目從約束空間中激波—空泡的耦合作用機理入手，建立考慮壁面與激波影響的空泡動力學模型，研究管道中多空泡干涉行為規律，揭示多重反射激波作用下空泡的潰滅射流形態，建立管道內多空泡潰滅的行為域圖，研究管道中二次空化現象對氣蝕、噪聲問題的影響，揭示典型約束空間中的激波反射匯聚規律，定量描述二次空化的發生條件和影響因素，建立管道內二次空化位置和強度的參數化預測模型，為管道內多空泡干涉潰滅和二次空化現象的認知奠定基礎。

結題摘要

約束空間內的空泡動力學行為是引起液壓系統氣蝕、噪聲、振動等問題的關鍵因素。在壁面附近，空泡潰滅時產生的激波發生反射和匯聚，一方面顯著影響多空泡潰滅過程，另一方面會誘發二次空化。壁面約束對這些現象有顯著影響，必須從多空泡潰滅過程的物理機理出發，建立壁面約束條件下的多空泡動力學理論，探索多空泡相互干涉及二次空化的行為規律。本項目針對剛性管道這一工程中常見的壁面約束條件，探討其對多空泡動力學行為及潰滅激波的影響。在管道內多空泡干涉方面，提出了干涉變形與殘餘射流的分類及判定準則，揭示了管道內多空泡干涉的射流行為規律，探明了各類射流現象的影響因素和無量綱參數域，並考察了空泡間的干涉機理；針對管道中的二次空化這一前沿問題，揭示了激波反射匯聚誘發空化的二次空化機理，發現了二次空化區出現位置、振盪周期與初始空泡之間的關係，建立了管道內空泡潰滅過程的能量流模型；發現了管道內空泡潰滅誘發管口空化渦環現象，建立了管口空化渦環的振盪周期模型，提出了渦環環量修正方法；探索了空泡潰滅在管道內粒子移除中的套用，建立了粒子移除速度模型。這些研究成果為實際複雜壁面約束條件下的空化問題研究提供了知識積累和有益借鑑。