《超高壓淹沒水射流剪下層空化機制與激勵特性研究》是依託江蘇大學，由康燦擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：超高壓淹沒水射流剪下層空化機制與激勵特性研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：康燦
- 依託單位：江蘇大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
綜合運用實驗研究、流動模擬和應力場模擬的方法，對350MPa超高壓淹沒水射流流場中的湍流機制、空化現象、激勵特性和衝擊性能進行探究。採用面雷射誘導螢光法與粒子圖像測速法對多相流動速度、湍流參數分布、剪下層空化形態進行定量測量；採用動態壓力感測器對射流主體激勵的環境水體中的壓力脈動進行測量；結合掃描電鏡和光學輪廓掃描技術，對水射流衝擊的合金試樣表面進行顯微組織與形貌特徵觀測；運用大渦模擬方法，對流場的非穩態特性進行數值模擬。擬獲得超高壓淹沒水射流流束的能量特性；描述剪下層空化發生機制及多尺度流動結構、刻畫淹沒水射流對環境水體的激勵特性；量化水射流流束與射流空化對固體表面的破壞機制；進而建立流動尺度與形貌尺度間的關聯。為超高壓水射流流動控制和高雷諾數水射流的失穩機制提供有力的解釋，進一步提升對複雜湍流流動中小時空尺度現象的理解。
結題摘要
綜合運用流動測試技術、流動顯示方法、壓力脈動測量手段和流動模擬方法，對高壓和超高壓淹沒水射流流場中的湍流機制、空化現象、激勵特性進行探究。採用面雷射誘導螢光法與粒子圖像測速法對射流場中的速度分布和渦量分布進行定量測量；對間歇性空化形態進行瞬態顯示；採用動態壓力感測器對射流激勵的環境水體中的壓力脈動進行測量；結合掃描電鏡和光學輪廓掃描技術，對淹沒水射流衝擊的試樣表面進行顯微組織與形貌特徵觀測；運用離散渦模擬方法，對流場的非穩態特性進行數值模擬。通過研究獲得了超高壓淹沒水射流流束的能量特性；描述了剪下層空化發生的機制及多尺度流動結構、解釋了淹沒水射流對環境水體的激勵特性；量化了水射流流束與射流空化對固體表面的破壞機制。本研究對極端壓力條件下的淹沒水射流進行了探索，獲得的以下三個結論可作為更深入的學術探索的基礎，也為相關的工程套用提供了支撐：(1) 在高於100MPa射流壓力後，淹沒水射流流束的發展初期具有一個加長的核心區，這與低壓射流不同，傳統的射流束線性擴展理論不適用；(2) 儘管淹沒水射流流場中的空化產生機制已明確為速度梯度和剪下效應，但高壓力和小噴嘴孔徑帶來的結果是射流束的速度大，射流初期的空化不會出現在流束中心，但隨著射流向下游發展，射流束中心也出現空化泡，這與低壓淹沒水射流中的環形區域有區別；(3) 高壓和超高壓條件下，淹沒水射流對周圍流體的擾動明顯，其中出現的低頻與高頻信號與流動結構和空化存在確定關係，這是信號檢測技術的重要增長點，也可以作為激勵特徵研究的有力支撐。
