多边界条件下空化气泡演变特性的试验研究

为了揭示空泡在复杂边界条件作用下的动态演变机制,以电容器在水中放电产生的气泡为研究对象,通过对气泡的溃灭时间、迁移距离和水柱高度等动态特性参数进行定量分析,得到了边界效应对气泡发展的影响规律.结果表明,气泡在射流阶段、射流击穿气泡和回弹3个阶段气泡形态变化剧烈;多边界条件下,竖直刚性边界影响气泡内部射流的偏转角度;水平刚性边界影响气泡膨胀和溃灭过程的发展形态,气泡与水平刚性边界的距离大于、小于气泡半径时,产生2种不同的回弹形态;距自由液面越远,气泡内部射流越宽,自由液面对液面上方水柱高度的影响大于刚性边界.通过气泡和多边界相互作用的研究有利于揭示在复杂环境下空泡动态演化机制,可为复杂环境下气泡动态特性的预测分析提供相应支撑.     

障碍物布置位置对离心泵空化性能影响

为了研究离心泵叶片上的障碍物布置位置对离心泵空化性能的影响,将半球形障碍物布置在离心泵叶片工作面和背面的不同位置.选用Zwart空化模型和SST k-ω湍流模型,对不同位置布置障碍物的离心泵模型进行数值模拟,探究障碍物不同的布置位置对离心泵空化的抑制效果.结果表明,在叶片工作面进口1/3位置处布置障碍物对离心泵的空化性能提高最为明显.在叶片工作面进口1/3位置处布置半球形障碍物时,离心泵扬程升高1.14%,扬程下降3%的点迟于原始泵的程度最大;较其他位置,在该位置布置障碍物可显著降低叶轮内部的空泡体积分数,空化严重的时候效果更加明显,在空化数为0.166时,空泡体积分数较原始泵下降69.7%.所选方案能够减小叶轮进口处低压区域,使叶轮进口处较不易发生空化.     

直流式迷宫调节阀流道降压流动特性及临界空化预测

针对高降压、高速流的直流式迷宫压力调节阀阀芯内部流道空化损伤失效现象,基于临界空化压力预测方法进行流体力学计算,结合Mixture多相流中的Schnerr-Sauer空化模型和Realizable k-ε湍流模型,数值模拟了偶数级数2N(N=1,2,3,4)流道在不同出口压力(0.1~0.8 MPa)下的临界空化进口压力,并分析了八级流道的压力、速度、相分率等参数的变化规律.研究结果表明:除进口级数外,流体经过垂直于进口流动方向的级数后才会产生旋涡,旋涡的产生会导致能量耗散和降压;在出口近壁面处,旋涡形成的低压区低于流体的饱和蒸气压,发生了局部空化;相同流道级数递增出口压力下的临界空化压差呈现线性函数增长趋势;相同出口压力递增流道级数下的临界空化压差呈现指数函数增长趋势.因此,可根据涡流能量耗散降压原理及临界空化线性、指数趋势线方程在改进优化迷宫流道结构设计促进涡流产生的同时选择合适的工况压力和流道级数来避免空化.