一、现代医学手段诱发空蚀的形成及其影响（论文文献综述）
陈海舰[1]（2021）在《微颗粒对超声空蚀损伤的影响》文中研究表明空蚀是一种常见水力现象,会造成材料表面破坏,机械性能下降、产生噪音和振动。这不仅影响设备的正常运行,还会降低其使用寿命,造成巨大经济损失。目前空蚀影响因素和诱发机制尚不明确。因此研究空蚀的影响因素和诱发机制对抑制和利用空蚀有深远的意义。本文使用超声振动空蚀实验装置,系统的研究了实验条件、微颗粒、润湿性对超声空蚀的影响。采用空蚀坑数量法表征了空蚀的破坏程度。使用激光共聚焦显微镜结合Image J软件统计了采集区内的空蚀坑数量。使用光学显微镜对空蚀后样品表面的宏观形貌进行了观察,使用纳米压痕仪对空蚀后样品表面的硬度进行了检测,使用扫描电子显微镜对空蚀坑及周围结构进行了微观形貌研究,探讨了不同实验条件下空蚀过程和诱发机制。研究结果如下:不同实验条件会对空蚀的破坏程度和空蚀坑的表面形貌和微观结构产生重要影响。聚四氟乙烯的空蚀损伤形式为塑性变形和小裂纹,纯铝和45#钢的空蚀损伤形式为空蚀坑,45#钢空蚀坑周围具有彩虹环。随空蚀时间增长空蚀破坏程度增大。无水乙醇中空蚀坑周围纳米结构呈现花状,甘油纯水溶液中空蚀坑中心有“浮岛”结构,自来水中生成的空蚀坑周围形成了纳米多层片状结构。该结构是空蚀-腐蚀耦合作用产生的,与超声作用时间有很大关系,SO42-对多层结构的形成起到促进作用。空蚀破坏程度随SiO2悬浮液浓度的增大先增大后降低,存在一个临界浓度为1g/L,在此浓度时空蚀破坏程度最大。随着粒径的增大,空蚀破坏程度降低,但空蚀坑的坑径随微颗粒粒径的增大而增大。大部分微颗粒会导致更严重的空蚀破坏。但添加Al微颗粒可以抑制超声空蚀破坏。与添加未改性的SiO2相比,45#钢在疏水SiO2悬浊液中空蚀后,样品表面空蚀坑密度降低,空蚀坑深度较浅。疏水45#钢在纯水中空蚀后,空蚀坑密度也降低,空蚀坑周围没有发现纳米结构。疏水SiO2颗粒和疏水45#钢表面都抑制了空蚀破坏,讨论了润湿性抑制空蚀破坏的机制。
詹胜鹏[2]（2021）在《水环境下聚合物材料滑动摩擦和气泡空蚀行为分子动力学模拟与试验研究》文中研究指明聚合物材料因其具有高弹性、低密度、高强度、高韧性、耐腐蚀、优异的自润滑和机械加工性能等优点作为摩擦副部件替代金属材料在水环境下的应用越来越广泛。但是,长期服役于水环境下的聚合物材料摩擦副部件会因吸水和空化现象导致材料表面物理化学状态发生变化,从而影响聚合物材料服役寿命。与此相对应的是,有关聚合物摩擦副材料在这些方面的研究和报导却较少。本文以典型聚合物材料为研究对象,采用分子动力学模拟+试验方法分别开展:（1）聚合物材料在滑动摩擦过程中摩擦界面微观特性（包括分子结构、物理化学变化等）与摩擦学性能之间的关系;（2）空化现象中微观空泡溃灭的动力学特性以及聚合物材料空蚀损伤机理;（3）聚合物材料的微观吸水机理以及吸水对材料物理化学、力学性能和摩擦学性能的影响机制三个方面的探索研究工作。该工作可为聚合物材料在涉水工程装备上的设计、应用奠定理论基础和技术指导。论文的研究内容与主要结论如下:1.以单链结构的超高分子量聚乙烯（UHMWPE）作为研究对象,分别采用联合原子和全原子方法建立了以固-固、固-液-固接触形式的滑动摩擦分子动力学模型。从介观到微观原子尺度研究不同载荷、温度等条件下聚乙烯材料摩擦过程中分子链能量、构象以及摩擦界面物理化学变化规律。研究结果发现:聚乙烯所处的状态（玻璃态或橡胶态）对法向力和摩擦力影响显着,摩擦力主要由内聚区的变形摩擦力和界面区的黏着摩擦力组成,变形摩擦力占主导地位,黏着摩擦力占次要地位;摩擦过程中,表面材料会发生弹性和塑性变形,进而形成磨损,其中弹性变形能主要与分子链间的范德华相互作用能有关,塑性变形能主要与分子链的键角能和二面能有关;聚乙烯滑动摩擦过程分子链是沿滑动方向伸展取向,沿加载方向聚集取向;分子链的柔顺性是随着温度的增加而增强;水环境下摩擦过程中聚乙烯分子链结构比聚甲醛具有更好的化学稳定性。在同样满足摩擦学使用要求的情况下,超高分子量聚乙烯结构相比于聚甲醛更适合于水环境下的摩擦副工程应用。2.采用分子动力学模拟方法研究了微观空泡溃灭时间、溃灭能量、溃灭射流强度以及空泡溃灭产生的机械作用等空泡动力学特性。研究结果表明:冲击速度越高,空泡溃灭时间越短,并且产生的射流速度越高;空泡溃灭产生的射流会形成类似“拳头”状的二次水锤冲击;冲击压力与冲击速度成正比,与空泡直径成反比;当水分子冲击速度为1.0 km/s时,水分子结构会出现冰VII（Ice-VII）结构相变。此外,利用超声振动空蚀设备试验研究了五种典型聚合物材料的空蚀性能。研究结果发现:UHMWPE和聚酰胺6（PA6）材料的耐空蚀性能明显优于聚醚醚酮（PEEK）、聚四氟乙烯（PTFE）和聚甲醛（POM）材料,表面空蚀坑结构形成的“水垫”效应可以减缓材料继续受到空蚀破坏;金属与聚合物材料相互空蚀时,金属材料的空蚀程度与聚合材料的硬度有直接的关系,硬度较低的聚合物材料更容易吸收空泡冲击能量,减轻对对偶件的空蚀破坏程度。3.利用分子动力学与实验方法研究了水分子在聚合物材料微观分子结构内部的变化机制以及吸水性对材料物理、化学、力学及摩擦学性能的影响机制。研究结果表明:由于氢键力的作用,水分子在UHMWPE和PTFE材料内部以团簇的方式分布,而在PA6、POM和PEEK材料内部则是均匀分布;氢键力的作用使得水分子不易在PA6、POM和PEEK材料内部扩散导致其吸水率较高。UHMWPE和PTFE与水分子不易形成氢键力作用,吸水质量分数较低;聚合物材料吸水质量分数与浸泡时间呈幂函数关系;吸水率越高,表面硬度降低越多,塑化程度越严重,力学性能和耐磨性均有所降低。
蔡腾飞[3]（2021）在《自振射流频率特性及冲蚀行为的实验研究》文中指出自振射流具有的高频压力振荡及由此诱发的强烈空化作用,在淹没乃至高围压环境下可显着提高射流冲蚀能力,因此该技术在深海资源开采、深井石油钻探、海上救援等领域具有广阔应用前景。但高围压深海环境下自振射流特性获取困难,导致其频率特征及空化冲蚀行为尚不十分清晰,限制了其在深海及深井中的推广应用。本文首先对自振射流频率特征及冲蚀行为进行理论分析,并针对性地提出一种基于管道流体压力信号的自振射流特性检测方法,据此搭建高围压自振射流特性检测平台。通过研究围压下自振射流频率特性及空化冲蚀行为,获取了围压下自振射流特性,揭示了其演化规律及机理。基于高速粒子图像测速技术展开可视化研究,进一步探究了不同喷嘴结构下的自振射流涡环演变及流场特征。主要研究内容如下:（1）首先对高围压下自振射流频率特性及冲蚀行为进行理论分析,阐明了高围压下自振射流机理。基于水声学、瞬态流理论等建立谐振腔声学固有频率关系式,开展了包括声学固有频率、自振射流自激频率及结构化频率、空化噪声频率在内的频率特性理论分析,研究了各频率影响因素。基于空泡动力学、边界层理论、空化理论,分析高围压下自振射流空化及冲蚀机理,初步得到冲蚀行为影响因素。（2）为解决高围压下自振射流频率特性难以检测问题,提出一种基于管道流体信号的自振射流特性检测方法,据此搭建了高围压自振射流特性检测平台。与传统方法相比,该方法将压力传感器从高压釜内移至高压釜外的前端管路上,使其不受实验围压的影响;通过双压力传感器拾取管道流体压力脉动信号,并运用信号处理方法有效抑制干扰噪声,提高有用信号强度,准确获取射流的压力脉动信息,实现了高围压下自振射流特性的获取。（3）在获取围压下自振射流信号的基础上,基于信号分析方法开展了围压下自振射流频率特性及其影响因素研究。基于频谱分析法,首先对射流频谱特征进行分析,得到射流频谱结构与共振状态关系。在此基础上,开展不同谐振腔几何结构的声学固有频率研究,获取其演变规律;研究不同围压下射流结构化频率特性影响因素,得到影响规律及机理。上述研究揭示了围压下自振射流频率特性,实现了射流振荡状态调控。（4）在自振射流振荡状态可控前提下,基于空化噪声分析及冲蚀实验法研究自振射流冲蚀行为,构建了冲蚀行为与压力脉动和空化特性的关系。在此基础上,针对高围压条件下各因素如谐振腔和出口几何结构、靶距及空化数等对冲蚀行为影响展开研究,得到各因素影响规律及机理,揭示了高围压下自振射流空化冲蚀行为。（5）基于高速粒子图像测速技术,搭建自振射流流场特性实验平台,获取了不同喷嘴结构下自振射流边界层涡环脱落规律。基于流场分析法,研究不同喷嘴出口结构下自振射流平均速度场、湍流场、瞬时速度场及拟序结构特性,探究了喷嘴孔口结构对自振射流流场及涡环特征影响规律,并揭示了其内在影响机理。
潘岩[4]（2021）在《围压下自振射流频率模型及振荡模态研究》文中研究指明随着矿产资源需求的增加和陆地矿产资源的日趋减少,深海矿产资源开采已成为国家重大发展需求。作为深海资源勘探开发装备中的关键技术,射流技术在结核采集系统中发挥了重要作用,其中,自振射流具有强烈的振荡特性和空化作用,在高围压下可显着提高冲蚀效果。然而在深海高围压条件下,自振射流频率特性难以预测、高频振荡及其冲蚀行为未得到深入研究,现有理论模型与实际射流动力学特性之间联系不强,无法对射流的实际打击冲蚀行为进行指导,严重制约了自振射流技术在围压下的应用。针对围压下自振射流频率特性及冲蚀行为研究过程中存在的关键问题,本文首先对射流装置的声谐固有频率特性开展理论分析,并基于不同建模方法建立理论模型。通过围压下自振射流冲击试验,获取自振射流的全频谱结构,揭示了射流自激频率的影响因素及变化规律,最终建立实际射流的频率模型,并据此对射流高频振荡模态进行了深入分析。基于自振射流冲蚀试验,研究了自振射流的冲蚀模式,进一步探究了射流冲蚀行为的影响因素及变化规律。主要研究内容如下:（1）为解决现有理论模型过于简化的问题,对射流装置理论模型开展研究。首先对射流装置声谐固有频率特性进行理论分析,基于装置结构的谐振特性,采用不同建模方法分别对管网结构和喷嘴谐振腔建立频率特性数学模型,探明装置声谐固有频率的宽带特征及频率范围。（2）为解决理论模型与实际射流动力学特性之间存在脱节的问题,对实际射流频谱特征展开研究。通过围压下自振射流冲击试验,基于信号分析方法,获取射流的全频谱结构。自振射流频率特性包括低频脉动与高频振荡,其诱发机理分别为管网内流体扰动与喷嘴出口处流体涡激振动,二者影响因素与应用条件均有较大差别。射流的全频谱结构为不同围压下自振射流频率特性的研究提供了理论支撑。（3）在获取自振射流全频谱结构的基础上,对围压下射流的高频振荡特性展开研究。通过对射流频率理论计算公式及相关因素的分析,确定了斯特劳哈尔数对射流频率计算的重要作用。依据三波共振理论确定射流自激频率及斯特劳哈尔数,通过研究斯特劳哈尔数的影响因素及变化规律,获得了斯特劳哈尔数随空化数的变化关系;依据流体相似理论,建立实际射流自激频率的估算模型,该模型为自振射流振荡模态分析奠定了理论基础。（4）基于射流自激频率的估算模型,开展了射流高频振荡模态研究。首先依据射流装置谐振特性与理论模型,改变喷嘴装置结构参数,使其产生特定声谐固有频率;其次,改变射流工作参数,使射流振荡频率分别与装置不同声谐固有频率相匹配,产生多种振荡模态。重点分析了次谐波共振及基频共振的发生机理及振荡效果,探究了射流高频振荡模态调制的可行性。（5）在自振射流振荡模态可调的前提下,基于冲蚀试验法对射流冲蚀行为展开研究,获得自振射流冲蚀效果随环境参数的变化规律,定义了自振射流的三种冲蚀模式,并研究得到不同冲蚀模式的演化规律及生成机理;结合射流声谐共振特性,分析得到射流冲蚀行为与高频振荡特性的联系。在此基础上,针对围压条件下喷嘴下游边界结构及靶盘倾斜角对射流冲蚀行为的影响展开研究,分析各因素的影响规律,为围压下自振射流的空化冲蚀应用提供了参考。
李清华[5]（2021）在《离心泵叶片前缘粗糙带空化特性的研究》文中研究表明近年来我国离心泵需求的快速增长和离心泵产能的巨大增加,市场对离心泵的性能要求越来越高,其中空化是一个难以避免的重要问题。一旦离心泵运行过程中发生较为严重的空化,聚集的空泡会堵塞流道对离心泵的水力性能带来严重影响,空泡溃灭会对叶轮壁面产生空蚀造成叶轮工作失效,并且空泡溃灭带来的振动和噪声会影响整个系统的稳定性。因此研究空化机理和探寻空化控制策略具有重要的应用价值。空泡首先出现在离心泵叶片前缘附近,叶片前缘处的粗糙程度对流体流动产生重要影响。本文采用数值模拟方法,研究了在叶片吸力面前缘布置不同粗糙带方案对一低比转速离心泵空化特性和离心泵外特性、压力、湍动能和压力脉动等方面的影响。本文的主要内容和创新成果如下:（1）本文首先概括介绍了空化的基本理论和空化研究方法;总结整理了翼型、离心泵和轴流泵空化控制研究现状,其中离心泵的空化控制主要分为以下三种思路:适当提高进口压力进而减弱空化的发生;对影响空化性能的基本几何参数进行优化;以原型泵叶轮等结构为基础,通过改变部分结构特征来控制空化流动;本文也总结了表面粗糙度和粗糙带相关的研究。（2）介绍了数值方法求解的基本方程和几种湍流与空化模型。详细说明了离心泵试验平台,并完成了离心泵水力性能试验和空化性能试验。对离心泵进行了外特性和空化流动数值计算。离心泵模拟得到的扬程曲线和效率曲线与试验值吻合较好,扬程的模拟值与试验值最大误差为4.8%,效率的模拟值与试验值最大误差为4.7%,均在允许的范围内。空化特性的模拟曲线和实验曲线基本一致,验证了数值模拟方法的可靠性。（3）通过对0.3mm、0.5mm和0.9mm三种高度下半圆弧和矩形两种不同横截面形状的粗糙带方案进行空化数值模拟研究表明:合理高度下,两种横截面形状的粗糙带方案均可抑制空化。这是因为大部分空泡主要出现在叶片吸力面前缘,布置的粗糙带降低了粗糙带前端附近的流体流速,通过损失部分速度提高了该区域的压力,缩减了空泡发生的范围。并且粗糙带可以改善叶轮内的湍动能分布,促使较高湍动能分布区域更加靠近进口方向,使层流向湍流的转捩提前实现,有利于抑制空泡。从空化特性来看,半圆弧粗糙带要优于矩形粗糙带。在空化数σ=0.84时,半圆弧对叶轮内空泡体积的减小量比矩形粗糙带要小,但是对速度和扬程的损失程度也相对较小,而矩形横截面的粗糙带对于叶轮内空泡体积的减小量要大,但是对速度和扬程的损失程度也较大;空化数降低到σ=0.24时,整体来看,半圆弧粗糙带对空泡体积的减小量要好于矩形粗糙带,其中粗糙带高度为0.5mm下的半圆弧粗糙带对空泡体积的抑制效果最好,粗糙带高度为0.9mm下矩形横截面粗糙带则增长了空泡体积。（4）通过对半圆弧和矩形两种粗糙带横截面形状下的0.3mm、0.5mm和0.9mm三种不同粗糙带高度方案进行空化数值模拟研究发现:空化数为σ=0.84时,随着高度从0.3mm增加到0.9mm,粗糙带对叶轮内空泡体积的抑制变得更加有效;空化数降低到σ=0.24下,对于半圆弧粗糙带,粗糙带高度从0.3mm增加到0.5mm,抑制效果有较小幅度地增加,粗糙带高度从0.5mm增加到0.9mm,抑制情况变差。对于矩形粗糙带,随着粗糙带高度的增加,抑制效果逐渐变差,以至于在粗糙带高度为0.9mm时,加剧了叶轮内的空泡体积的增长。这是因为空化数为σ=0.84时,高度的增加有利于减弱流体速度,提高压力。空化数降低到σ=0.24时,半圆弧粗糙带随着高度的增加,对流体的流动状态影响较弱,而矩形粗糙带随着高度的增加,使层流向湍流的转捩越晚实现,这不利于抑制空化。（5）通过对0.3mm、0.5mm两种不同粗糙带高度方案下3mm、9mm和15mm三种不同长度横截面为半圆弧粗糙带方案进行空化数值模拟研究表明:空化数为σ=0.84时,粗糙带在3mm、9mm和15mm三种不同长度下,随着长度值的变大,对空泡的抑制效果稍稍减弱;空化数降低到σ=0.24下,增加粗糙带长度,对空泡体积的抑制效果有小幅度改善。这是因为空化发展较弱时,粗糙带前部分起到了对空化的抑制作用,粗糙带较长,对后面的干扰也就较大,不利于空化的抑制。而随着空化的深入发展,粗糙带越长对空泡体积的控制范围和抑制能力越强。
李豪[6]（2021）在《Ti6Al4V低温热场复合超声波冲击表面强化及抗空蚀性能研究》文中研究指明钛合金Ti6Al4V因具有较高的比强度而作为辐射头广泛应用于超声化学中,长期在流体环境中服役使得其表面承受严重的空蚀作用,致使钛合金辐射头因表面破坏而过早失效。单一的表面强化技术对Ti6Al4V表面性能提高有限,难以满足严苛的工况要求。本文采用低温热场复合超声波冲击对Ti6Al4V进行表面强化,利用温度场的软化效应增强Ti6Al4V的塑性,促进强化效果。对强化后表面微观组织、硬度、残余应力等进行了表征,并采用超声振动方法研究了在去离子水中和压力条件下的抗空蚀性能。本文的主要研究工作如下:（1）结合Ti6Al4V的服役温度、去应力退火温度和超声波冲击温升等制定了温度复合超声波冲击强化方案,搭建了温度复合超声波冲击实验平台和超声振动空蚀测试平台,超声振动空蚀测试采用直接空蚀的方法,并结合超声化学实际工况选择合理的空蚀实验参数,设计了用于直接空蚀的试样及复合强化过程中所用的夹具。（2）研究了温度复合超声波冲击不同工艺参数对材料表面微观组织结构、显微硬度、残余应力和表面粗糙度的影响,并分析了温度和预压力对Ti6Al4V表面塑性变形层、显微硬度、残余应力和表面粗糙度的影响机制。结果显示表面塑性变形层随温度升高、预压力增加而逐步增大;XRD衍射分析表明适当温度场有利于促进表层晶粒细化;表面显微硬度随温度升高先增大后减小,最大值达到898HV;相比于温度复合强化,常温条件下超声波冲击引入的残余应力更大,为-855MPa;温度升高和预压力增加均导致表面粗糙度值变大。（3）研究温度复合超声波冲击强化后材料的抗空蚀性能,复合强化试样表面的抗空蚀性能提高了28%～53%,其中得到最佳抗空蚀性能的复合强化工艺参数是65N-150℃。分析了复合强化前后材料表面的空蚀机制,材料空蚀损伤机理由未强化的韧性破坏转变为强化后的疲劳破坏和脆性断裂,表层晶粒细化和较高残余压应力有效的阻碍了裂纹传播;研究压力条件下复合强化材料的表面空蚀性能变化,压力条件下空蚀强度显着增加,50min时塑性变形层被完全腐蚀后,材料表面损伤机制与未强化材料相同。
孙龙刚[7]（2020）在《混流式水轮机部分负荷涡流特性研究》文中研究表明随着间歇性可再生能源在电力市场中比例的上升,水电机组无疑将会面临更为艰巨的调峰调频任务,水轮机必将更加频繁地运行在部分负荷工况以平衡电网参数。尾水管涡带及叶道空化涡是混流式水轮机部分负荷工况下出现的两种典型空化涡流现象,涡结构的演化使水轮机不可避免地经历动态负荷不平衡,所诱发的强烈压力脉动具有更加繁杂的频谱构成,严重制约水轮机高效、稳定运行。本文以混流式水轮机部分负荷工况涡流不稳定特性为目标,采用高精度数值模拟技术和可视化试验方法,对尾水管涡带、叶道空化涡的时空演化特性及其对压力脉动的影响进行了数值和试验研究。获得的主要结论如下:（1）基于等压面法、Q准则、λ2准则、Ω准则和Liutex准则对混流式水轮机部分负荷下的涡流结构形态进行识别研究并评估其适用性。研究表明,由于Q准则和λ2准则过度考虑剪切变形,其能有效识别由惯性力主导的尾水管涡带形态,但在受粘性力影响较大的叶道空化涡的形态识别上精度不高,而Ω准则和Liutex准则均能准确地辨识出这两种涡流结构,提高了水轮机内部涡流结构演化发展的预测精度。（2）基于空泡体积时频分析,研究了涡流结构在水轮机内的相对位置、强度变化以明确其时空演化特性。研究发现,尾水管涡带及叶道空化涡工况下的空泡体积均做低频、周期性脉动,前者脉动频率为转频的0.3倍,后者为转频的1.0倍至1.5倍。尾水管涡带涡强度较高时,涡体积改变伴随着涡带的收缩和拉伸运动。叶道空化涡在转轮内的演化是一个显着的初生、发展、局部溃灭以及再生成的动态循环过程,涡结构总是附着在转轮上冠面,空泡的溃灭主要发生在叶片出水边与转轮下环面相交处,易引起流动参数的剧烈变化并影响水轮机的水力性能。（3）通过求解描述涡与空化耦合关系的相对涡量输运方程,发现方程中的拉伸扭曲项及科氏力项对湍流场中的涡量生成有较大贡献,膨胀收缩项及斜压矩项仅影响空化发生区域处的涡量分布,研究明确了水轮机内部涡量生成的物理机制。通过分析转轮内的流动拓扑,发现转轮叶片吸力面上的摩擦线在下环附近发生由流向转为展向的剧烈突变,形成明显的分离线并引起下游流体向分离线汇聚,表明部分负荷工况转轮进口冲角变化引起转轮上冠面上的流动分离是叶道空化涡形成的重要原因。（4）通过压力脉动的时域及频域分析,明确了涡流时空演化对水轮机水力振动的影响。分析表明,尾水管涡带及叶道空化涡的动态演化显着提高了水轮机内的压力脉动幅值。叶道空化涡不仅对整个计算域内的压力脉动分布有全局性影响,并且局部放大了转轮叶片吸力面的压力脉动幅值。进一步研究表明,转轮下环附近脉动幅值的提高是由于涡结构尾部的溃灭和再生成所致,而上冠附近幅值的提高则同时受空泡溃灭和强烈流动分离的影响。（5）基于空化一维理论和三维湍流数值计算建立了空化结构与不稳定压力脉动瞬态特征的关联。研究发现,尾水管涡带及叶道空化涡工况下的瞬态压力脉动信号与发生空化时的空泡体积二阶导数成正比,揭示了空泡体积的时空演化是诱发高幅值压力脉动的根本原因。进一步提出一种水轮机补气的措施成功抑制了转轮内涡结构的发展,改善了水轮机内部的流动分离、能量耗散以及压力脉动强度。
张亮[8]（2020）在《高压共轨燃油喷嘴空蚀及空化射流雾化特性研究》文中研究指明柴油机高压共轨燃油喷射系统是中国当前“卡脖子”核心技术之一,喷油器喷嘴是连接系统上游燃油喷射与下游喷雾的关键部件。高压燃油快速流过喷油器喷嘴时常伴有空化现象,导致喷孔内形成复杂的气液两相流,空化的形成影响喷嘴内部流动特性,而壁面空化泡的溃灭会导致喷嘴壁面损毁,也影响射流雾化特性。本文从喷嘴内空化泡溃灭对喷孔壁面的空蚀损毁风险和对射流破碎的影响两个方面,发展模型并分析喷嘴内部空化效应,为柴油机高压共轨喷嘴机械寿命及喷雾性能等重要性能指标的提升奠定重要理论基础。本文主要研究内容和创新性结论如下,（1）基于气泡动力学理论分析气泡溃灭过程,得出的压力分布表明,气泡自由溃灭时,泡外流体存在环形高压激波区,当气泡附近存在壁面时,溃灭压力远高于环境压力,是对壁面产生冲击及疲劳破坏的重要原因。基于气泡溃灭速度和空化冷凝传质速率方程建立了空蚀风险预测模型,并经空化流动及快速空蚀同步实验验证了模型的准确性。基于该空蚀风险预测模型,数值模拟研究了柴油机双层多孔喷嘴内部空化流动特性及空蚀风险。研究结果表明:双层喷孔的低位孔入口处空蚀损伤风险最高;增加喷孔锥度可有效抑制空化形成,并降低空蚀风险;针阀抬升初期的小针阀升程时空蚀风险位置出现在针阀表面和底座密封面处,而高针阀升程时,空蚀风险集中在喷孔入口和喷孔上表面附近。（2）基于耦合大涡模拟的界面追踪方法研究了喷嘴孔内的几何诱导云空化对近喷孔区射流破碎瞬态特性的影响。研究揭示了空化射流表面液滴从射流主体脱落及初次破碎机制,喷孔内部空化泡的溃灭是导致射流表面失稳并诱发表面波动和破碎的重要原因。针对不同椭圆度喷孔喷嘴的研究表明:横向椭圆孔喷嘴内部的空化弱于圆形喷孔喷嘴和纵向椭圆孔喷嘴,从而质量流量系数最大;在横向椭圆孔内的底部会出现多个小尺寸漩涡,诱发涡线空化;斜置喷孔内空化的不均匀分布导致射流呈现不对称结构,喷雾轮廓上半角总大于下半角,随着喷孔椭圆度的增加,两个喷雾轮廓半角都呈现增加趋势,但二者差异逐渐减少;横向椭圆孔喷嘴射流雾化破碎性能远优于传统圆形喷孔喷嘴。从而,无论从喷嘴流量系数的角度,还是喷嘴射流雾化破碎的角度,较大椭圆度的横向椭圆孔喷嘴明显优于传统的圆形截面喷孔的喷嘴。（3）比例放大透明喷嘴及高压共轨燃油喷射系统原尺寸量级透明喷嘴内部涡线空化及喷雾可视化试验和数值模拟相结合,分析了针阀升程及喷孔锥度对喷嘴内涡线空化瞬态发展特性及喷雾的影响。研究发现,涡线空化的出现能有效抑制壁面空化,并显着提高近喷孔区射流破碎速率;燃油喷射初期可分为残余蒸汽泡排出阶段、云空化射流阶段和涡线空化射流阶段,其中在涡线空化流动阶段,喷雾轮廓锥角明显变大。建立了喷嘴内涡线空化流动的欧拉模拟方法与喷嘴外拉格朗日离散液滴喷雾模拟方法的耦合模型,数值模拟重构的喷孔内部涡线空化结构与试验结果高度一致,研究揭示了涡线空化引致中空喷雾结构的作用机理。
李清华[9]（2020）在《不同温度油液在液压V型阀口空化现象的可视化研究》文中进行了进一步梳理液压技术作为现代工业的重要组成部分,对我国经济发展和技术进步起了很大的促进作用,不可或缺。在液压技术的实际使用过程中,在节流阀、滑阀等阀口处,尤其在小开度情况下,很容易产生空化现象,严重影响着液压系统的控制精度,并伴有强烈的振动和噪声。目前对于空化现象的研究多集中在水介质上,对于以液压油为介质的空化研究又大多没有考虑油温对空化的影响。水介质空化为相变过程的蒸汽型空化,油介质空化为气体析出的空气型空化,在物理机理上有本质的不同。本文对液压阀口普遍存在的空气型空化流动特征进行研究,可完善以液压油为介质的空化理论。针对液压阀口空化现象和三维实验模型对空化研究的不便,本文设计了可进侧光二维实验模型,运用可视化的实验方法,研究了压差和油温对阀口空化的影响。实验发现,在液压阀口处,随油温升高,达到空化初生的进出口压差逐渐减小,且压差变化量整体也呈减小趋势。通过实验记录的不同油液温度下达到相同空化初生现象所需要的压差,采用曲线拟合数据点,得到了46号液压油在298.2K时的本生溶解度为0.101。阀口处油液空化存在附着空化、云状空化和雾状空化,且附着空化存在回射流导致的周期性振荡和与间断面机制有关的间歇性振荡,具有不确定性。压差一定时,随液压油温度升高,空化体积逐渐增大,当油液温度在23℃到60℃之间变化时,油温与空化体积近似呈线性关系。油温不变时随压差增加,空化体积增大,当压差在1.5MPa到4.5MPa范围内变化时,空化体积与压差近似呈线性分布。阀口的空化现象还会出现饱和状态,而导致空化饱和现象出现的压差会随着油温升高而降低,油温为23℃,压差在4.5MPa以内时未出现饱和状态,油温分别为30℃、40℃、50℃和60℃时,饱和状态出现的压差约为4.5MPa、4.0MPa、3.5MPa和3.0MPa。当压差为3.5MPa,油温从30℃变化至50℃时,空泡体积的增长由油液中析出的空气主导,温度从50℃变化到60℃时,空气析出机制作用减弱,膨胀机制作用增强。
唐金科[10]（2020）在《疏水近壁面激光诱导空泡脉动特性实验与仿真研究》文中研究指明空化是特定发生在流体中的一种物理现象,由空化引发的空蚀会降低水力机械的工作效率并缩短其使用寿命。疏水性表面由于自身拒水特性具有出色的抗腐蚀能力,因此在解决空化空蚀问题方面具备潜在的应用价值。本文采用实验与仿真相结合的研究方法对疏水近壁面空泡脉动特性进行研究,实验通过激光空化技术在疏水表面诱导产生可控的单空泡,研究空泡在水平和竖直疏水涂层壁面附近的脉动特性及其影响因素;建立疏水表面激光空泡脉动的仿真模型,研究疏水近壁面空泡脉动特性、计算域压力场及射流速度分布等。主要的研究内容与结果如下:（1）理论分析了激光诱导空泡的产生机理,并基于空泡动力学探究了液体介质参数对空泡脉动特性的影响,研究了近壁面空泡的脉动规律及其产生的微射流和冲击波效应,为疏水近壁面激光诱导空泡脉动特性及其作用机制的实验和模拟研究提供理论基础。（2）搭建激光诱导空泡实验平台,采用高速摄影技术获得了水平和竖直壁面附近的空泡脉动序列图,以此分析不同壁面位置下空泡的脉动特点及壁面有无疏水涂层对空泡脉动规律的影响。结果表明,无论水平壁面还是竖直壁面,疏水涂层壁面附近空泡的最大直径与无疏水涂层的普通壁面附近的空泡相比都有所减小,且脉动周期缩短;当疏水涂层壁面水平放置时影响更为显着。（3）通过实验分析了激光能量、离焦量、疏水涂层类型及其厚度等因素对空泡形态、最大尺寸及脉动周期等特性的影响。实验结果表明,壁面在水平和竖直放置时,疏水涂层接触角越大,空泡的最大尺寸及脉动周期越小;水平疏水涂层壁面上,空泡最大直径随激光能量的增大而增大,且变化过程包含三个阶段,涂层厚度对空泡脉动特性的影响较小;竖直疏水涂层壁面附近,离焦量越小,疏水性对空泡形态和脉动特性的影响越明显,其最大尺寸和脉动周期均随壁面接触角的增大而减小,且能观测到疏水涂层壁面对空泡的响应。（4）利用ANSYS Fluent软件模拟研究了疏水近壁面激光空泡的脉动行为,分析了计算域压力场和射流速度的分布情况。模拟结果表明,疏水壁面固液交界面处产生的空气层导致其附近产生的空泡较小,且空泡最大尺寸和脉动周期均随空气层厚度增加而减小;空气层的存在会导致流场中压力的分流,射流触及壁面时的速度随空气层厚度的增加而减小,其作用在壁面上的压强也随之减小;空泡与壁面的相对距离越大,空气层对空泡行为的影响越小,射流对壁面的冲击作用相应有所增强。
二、现代医学手段诱发空蚀的形成及其影响（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、现代医学手段诱发空蚀的形成及其影响（论文提纲范文）
（1）微颗粒对超声空蚀损伤的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 空化与空蚀的研究现状 |
| 1.2.1 空化的概念 |
| 1.2.2 空化核和气核理论 |
| 1.2.3 Rayleigh-Plesset方程 |
| 1.2.4 空泡的溃灭与空蚀破坏机制 |
| 1.3 微颗粒对空蚀影响的研究现状 |
| 1.4 本论文的主要研究内容 |
| 第二章 实验材料与方法 |
| 2.1 实验样品与实验装置 |
| 2.1.1 实验样品 |
| 2.1.2 实验装置 |
| 2.1.3 实验方法 |
| 2.2 表征方法 |
| 2.2.1 扫描电子显微镜 |
| 2.2.2 光学显微镜 |
| 2.2.3 激光共聚焦显微镜 |
| 2.2.4 激光粒度分布仪 |
| 2.2.5 电化学工作站 |
| 2.2.6 接触角测量仪 |
| 2.2.7 空蚀破坏程度表征 |
| 第三章 不同条件下超声空蚀对材料表面形貌与微观结构的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 不同材质样品在纯水中超声空蚀 |
| 3.2.3 聚四氟乙烯空蚀损伤表面形貌及微观结构表征 |
| 3.2.4 纯铝空蚀损伤表面形貌及微观结构表征 |
| 3.2.5 45~#钢空蚀损伤表面形貌及微观结构表征 |
| 3.3 不同距离对超声空蚀的影响 |
| 3.4 不同时间对超声空蚀的影响 |
| 3.5 不同介质对超声空蚀的影响 |
| 3.5.1 实验方法 |
| 3.5.2 不同介质中空蚀后样品表面形貌 |
| 3.5.3 不同介质中空蚀坑的微观形貌与微观结构 |
| 3.5.4 Na_2SO_4和NaCl溶液中空蚀坑的微观形貌 |
| 3.5.5 自来水中不同空蚀时间空蚀坑的微观形貌 |
| 3.6 超声空蚀实验中的“尾流”“双坑”与“层状坑”现象 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 微颗粒对超声空蚀的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 微颗粒悬浊液浓度对超声空蚀的影响 |
| 4.2.1 实验部分 |
| 4.2.2 结果与讨论 |
| 4.3 微颗粒粒径对超声空蚀的影响 |
| 4.3.1 实验部分 |
| 4.3.2 结果与讨论 |
| 4.4 不同材质微颗粒对超声空蚀的影响 |
| 4.4.1 实验部分 |
| 4.4.2 结果与讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 润湿性对超声空蚀的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验材料与试剂 |
| 5.3 表面疏水改性工艺 |
| 5.4 实验过程 |
| 5.5 表面改性层表征 |
| 5.5.1 表面润湿性表征 |
| 5.5.2 表面形貌表征 |
| 5.5.3 电化学性能 |
| 5.6 空蚀坑的表征 |
| 5.6.1 空蚀坑密度表征 |
| 5.6.2 空蚀坑的微观形貌 |
| 5.7 抑制空蚀破坏的机理 |
| 5.7.1 疏水SiO_2微颗粒抑制空蚀破坏的机理 |
| 5.7.2 表面疏水45~#钢抑制空蚀破坏的机理 |
| 5.8 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（2）水环境下聚合物材料滑动摩擦和气泡空蚀行为分子动力学模拟与试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 聚合物材料摩擦学研究进展 |
| 1.2.1 摩擦学概述 |
| 1.2.2 聚合物材料 |
| 1.2.3 聚合物材料摩擦学行为研究综述 |
| 1.3 聚合物材料空蚀研究进展 |
| 1.3.1 空化与空蚀概述 |
| 1.3.2 空泡动力学理论及空蚀破坏作用机制 |
| 1.3.3 聚合物材料空蚀行为研究综述 |
| 1.4 本文主要研究内容及章节安排 |
| 第二章 分子动力学模拟与试验方法 |
| 2.1 计算材料科学概述 |
| 2.2 分子动力学基本原理与方法 |
| 2.2.1 原子间作用势 |
| 2.2.2 模拟系综和控温控压方法 |
| 2.2.3 边界条件及宏观物理量统计 |
| 2.2.4 分子动力学计算软件 |
| 2.3 试验方法 |
| 2.3.1 试验材料 |
| 2.3.2 试验设备及表征设备 |
| 2.3.3 振动空蚀试验 |
| 2.3.4 吸水性试验 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 聚合物滑动摩擦行为分子动力学模拟研究 |
| 3.1 聚合物固-固接触滑动摩擦分子动力学模拟 |
| 3.1.1 模型建立与模拟参数设置 |
| 3.1.2 模拟结果与分析 |
| 3.2 聚合物固-液-固接触滑动摩擦分子动力学模拟 |
| 3.2.1 模型建立与参数设置 |
| 3.2.2 模拟结果与分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 水介质下微观空泡溃灭分子动力学及空蚀试验研究 |
| 4.1 空泡溃灭分子动力学模拟研究 |
| 4.1.1 空泡溃灭分子动力学模型构建与计算细节 |
| 4.1.2 空泡溃灭模拟结果与分析 |
| 4.2 聚合物材料空蚀试验研究 |
| 4.2.1 UHMWPE材料空蚀性能分析 |
| 4.2.2 POM材料空蚀性能分析 |
| 4.2.3 PA6 材料空蚀性能分析 |
| 4.2.4 PTFE材料空蚀性能分析 |
| 4.2.5 PEEK材料空蚀性能分析 |
| 4.2.6 五种聚合物材料空蚀性能对比分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 聚合物材料微观吸水行为分子动力学模拟及试验研究 |
| 5.1 聚合物材料微观吸水分子动力学模拟研究 |
| 5.1.1 吸水分子动力学模型 |
| 5.1.2 模拟结果与分析 |
| 5.2 聚合物材料吸水行为试验研究 |
| 5.2.1 聚合物材料吸水特性分析 |
| 5.2.2 聚合物材料吸水物理化学状态分析 |
| 5.2.3 聚合物材料吸水后力学、摩擦学性能变化分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 本文的主要结论 |
| 6.2 本文的创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 博士期间发表学术论文和参与科研情况 |
| 作者简介 |
（3）自振射流频率特性及冲蚀行为的实验研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题来源及研究意义 |
| 1.2 水射流研究进展 |
| 1.3 自振射流研究进展 |
| 1.3.1 射流自激机理研究进展 |
| 1.3.2 频率特性研究进展 |
| 1.3.3 空化冲蚀行为及应用研究进展 |
| 1.3.4 自振射流特性检测方法研究进展 |
| 1.4 自振射流研究现状分析 |
| 1.5 本文主要研究内容与结构 |
| 1.6 本章小结 |
| 2 自振射流机理及特性 |
| 2.1 自振喷嘴及射流机理 |
| 2.1.1 自振喷嘴结构 |
| 2.1.2 自振射流机理 |
| 2.2 自振射流频率特性 |
| 2.2.1 腔内流动及声谐振特征分析 |
| 2.2.2 自振喷嘴声学固有频率 |
| 2.2.3 自振射流激励频率 |
| 2.2.4 自振射流结构化频率 |
| 2.2.5 空化噪声频率 |
| 2.3 自振射流空化与冲蚀行为 |
| 2.3.1 射流空化简介 |
| 2.3.2 自振射流空化特征 |
| 2.3.3 自振射流冲蚀行为 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于管道流体信号的自振射流特性检测方法研究 |
| 3.1 射流特性检测方法 |
| 3.1.1 基于流速的检测方法 |
| 3.1.2 基于压力扰动的检测方法 |
| 3.1.3 基于可视化的检测方法 |
| 3.1.4 基于冲蚀打击的检测方法 |
| 3.2 自振射流特性检测方法 |
| 3.2.1 冲蚀实验法 |
| 3.2.2 标靶打击实验法 |
| 3.2.3 可视化实验法 |
| 3.3 基于腔内压力信号的自振射流特性检测方法 |
| 3.3.1 实验装置及参数 |
| 3.3.2 实验结果 |
| 3.3.3 自振射流特性检测方法的应用 |
| 3.3.4 结论 |
| 3.4 基于管道流体信号的自振射流特性检测方法 |
| 3.4.1 适用于管道信号检测的自振喷嘴 |
| 3.4.2 模拟围压环境的自振射流特性检测高压釜 |
| 3.4.3 射流特性检测系统及实验参数 |
| 3.4.4 实验结果与结论 |
| 3.4.5 结论 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 频率特性及影响因素研究 |
| 4.1 声学固有频率特性 |
| 4.1.1 谐振腔收缩比对频率特性影响 |
| 4.1.2 谐振腔阶数对频率特性影响 |
| 4.1.3 波速对频率特性影响 |
| 4.1.4 声学固有频率数学模型 |
| 4.2 射流结构化频率特性 |
| 4.2.1 喷嘴出口结构影响 |
| 4.2.2 空化数对结构化频率的影响 |
| 4.2.3 靶距对射流结构化频率的影响 |
| 4.2.4 射流结构化频率预估 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 空化冲蚀行为及影响因素研究 |
| 5.1 谐振腔收缩比影响 |
| 5.1.1 实验装置及参数 |
| 5.1.2 上游收缩比影响 |
| 5.1.3 下游收缩比影响 |
| 5.1.4 结论及机理 |
| 5.2 喷嘴出口结构影响 |
| 5.2.1 实验装置及参数 |
| 5.2.2 直管长度影响 |
| 5.2.3 扩口角度影响 |
| 5.2.4 扩口长度影响 |
| 5.2.5 结论及机理 |
| 5.3 靶距影响 |
| 5.3.1 实验装置及参数 |
| 5.3.2 实验结果及讨论 |
| 5.4 空化数影响 |
| 5.4.1 实验装置及参数 |
| 5.4.2 实验结果及讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 基于PIV的自振射流流场研究 |
| 6.1 粒子图像测速技术(PIV)简介 |
| 6.2 实验装置及参数 |
| 6.3 实验结果与讨论 |
| 6.3.1 平均速度场 |
| 6.3.2 湍流场 |
| 6.3.3 本征正交分解 |
| 6.3.4 拟序结构 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（4）围压下自振射流频率模型及振荡模态研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题来源及研究意义 |
| 1.2 自振射流技术概述 |
| 1.3 自振射流技术研究进展 |
| 1.3.1 射流理论模型研究 |
| 1.3.2 射流特性调制研究 |
| 1.3.3 射流冲蚀行为研究 |
| 1.4 自振射流研究存在的不足 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 2 自振射流理论及装置频率模型 |
| 2.1 自振射流发生机理及空蚀机理 |
| 2.1.1 自振射流发生机理 |
| 2.1.2 自振射流空蚀机理 |
| 2.2 射流装置频率模型 |
| 2.2.1 风琴管喷嘴频率模型 |
| 2.2.2 系统管网结构频率模型 |
| 2.3 小结 |
| 3 自振射流全频谱结构 |
| 3.1 射流装置声谐固有频率计算 |
| 3.2 试验系统搭建 |
| 3.3 射流全频谱特征 |
| 3.3.1 喷嘴出口结构与射流频谱特征 |
| 3.3.2 无扩口喷嘴及射流低频特征 |
| 3.3.3 扩口喷嘴及射流高频特征 |
| 3.4 喷嘴出口结构对射流高频振荡的影响 |
| 3.5 小结 |
| 4 自振射流自激频率估算模型 |
| 4.1 自激频率与空化数 |
| 4.2 试验方案 |
| 4.3 射流自激频率估算模型 |
| 4.3.1 靶距及围压对射流频谱的影响 |
| 4.3.2 围压对斯特劳哈尔数S_d的影响 |
| 4.3.3 拟合公式及估算模型的建立 |
| 4.3.4 拟合公式的验证-变喷嘴结构 |
| 4.4 射流流动不稳定性及其产生机理 |
| 4.5 射流多模态共振 |
| 4.6 小结 |
| 5 自振射流高频振荡下模态分析 |
| 5.1 多腔喷嘴结构 |
| 5.2 试验方案 |
| 5.3 射流振荡模态分析 |
| 5.3.1 次谐波共振(容积腔A) |
| 5.3.2 基频共振(容积腔B) |
| 5.3.3 基频共振(谐振腔C) |
| 5.4 不同振荡模态的空化强度 |
| 5.5 射流能量及其转移过程 |
| 5.6 小结 |
| 6 围压下自振射流冲蚀模式 |
| 6.1 试验方案 |
| 6.2 围压下自振射流的冲蚀强度 |
| 6.2.1 不同冲蚀时间下射流的冲蚀强度 |
| 6.2.2 不同空化数及靶距下射流的冲蚀强度 |
| 6.3 自振射流的冲蚀模式 |
| 6.3.1 不同空化数及靶距下试样的表面形貌 |
| 6.3.2 冲蚀模式及其演变过程 |
| 6.4 自振射流冲蚀机理研究 |
| 6.5 自振射流振荡模态与冲蚀性能的关系 |
| 6.6 小结 |
| 7 外流场结构对射流冲蚀特性的影响 |
| 7.1 喷嘴下游边界结构对射流冲蚀特性的影响 |
| 7.2 倾斜角对射流冲蚀特性的影响 |
| 7.3 小结 |
| 8 结论 |
| 8.1 主要结论 |
| 8.2 主要创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（5）离心泵叶片前缘粗糙带空化特性的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 空化理论概述 |
| 1.2.1 空化产生方式 |
| 1.2.2 空化阶段 |
| 1.2.3 离心泵空化 |
| 1.3 离心泵空化研究方法 |
| 1.3.1 空化试验研究 |
| 1.3.2 空化数值模拟 |
| 1.4 空化控制研究现状 |
| 1.4.1 翼型空化控制 |
| 1.4.2 离心泵和轴流泵空化控制 |
| 1.4.3 粗糙带(度)与空化 |
| 1.5 本文的研究内容 |
| 第2章 数值方法介绍 |
| 2.1 有限体积法 |
| 2.2 流动控制方程 |
| 2.2.1 连续性方程 |
| 2.2.2 动量方程 |
| 2.2.3 能量方程 |
| 2.3 层流、湍流和雷诺数 |
| 2.4 湍流模型 |
| 2.4.1 标准k-ε模型 |
| 2.4.2 RNG k-ε模型 |
| 2.4.3 标准k-ω模型 |
| 2.4.4 SST k-ω模型 |
| 2.5 空化模型 |
| 2.5.1 Kubota空化模型 |
| 2.5.2 Kunz空化模型 |
| 2.5.3 Schnerr-Sauer空化模型 |
| 2.5.4 Singhal空化模型 |
| 2.5.5 Zwart-Gerber-Belamri空化模型 |
| 2.6 本章总结 |
| 第3章 离心泵性能试验和数值计算方法验证 |
| 3.1 离心泵性能试验 |
| 3.1.1 离心泵试验平台 |
| 3.1.2 水力性能试验 |
| 3.1.3 空化性能试验 |
| 3.2 离心泵计算模型和网格划分 |
| 3.2.1 计算模型 |
| 3.2.2 网格划分 |
| 3.3 求解参数设置 |
| 3.4 数值计算方法验证 |
| 3.5 本章总结 |
| 第4章 粗糙带的高度参数对离心泵空化特性的影响 |
| 4.1 粗糙带高度控制方案 |
| 4.2 计算结果及分析 |
| 4.2.1 粗糙带对离心泵外特性及空化性能的影响 |
| 4.2.2 粗糙带对离心泵叶轮内空泡体积的影响 |
| 4.2.3 粗糙带对空泡形态的影响 |
| 4.2.4 粗糙带对汽相体积分数分布的影响 |
| 4.2.5 粗糙带对绝对压力分布的影响 |
| 4.2.6 粗糙带对湍动能分布的影响 |
| 4.2.7 粗糙带对瞬态压力特性的影响 |
| 4.3 本章总结 |
| 第5章 粗糙带的长度参数对离心泵空化特性的影响 |
| 5.1 粗糙带长度控制方案 |
| 5.2 计算结果及分析 |
| 5.2.1 粗糙带对离心泵外特性及空化性能的影响 |
| 5.2.2 粗糙带对离心泵叶轮内空泡体积的影响 |
| 5.2.3 粗糙带对空泡形态的影响 |
| 5.2.4 粗糙带对汽相体积分数分布的影响 |
| 5.2.5 粗糙带对绝对压力分布的影响 |
| 5.2.6 粗糙带对湍动能分布的影响 |
| 5.2.7 粗糙带对瞬态压力特性的影响 |
| 5.3 本章总结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A 攻读学位期间发表的学术论文和成果 |
（6）Ti6Al4V低温热场复合超声波冲击表面强化及抗空蚀性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 研究背景及意义 |
| 1.3 金属表面抗空蚀性能增强研究现状 |
| 1.3.1 化学热处理 |
| 1.3.2 形变强化技术 |
| 1.3.3 复合强化技术 |
| 1.4 钛合金空蚀机理研究现状 |
| 1.5 课题主要研究目的与内容 |
| 第2章 复合强化试样制备及实验方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 低温热场复合超声波冲击表面强化实验 |
| 2.2.1 预压力标定 |
| 2.2.2 温度变量选择 |
| 2.3 低温热场复合超声波冲击表面强化平台搭建 |
| 2.4 微观组织及表面性能表征 |
| 2.4.1 微观组织及表面形貌观察 |
| 2.4.2 显微硬度测试 |
| 2.4.3 表面XRD衍射分析 |
| 2.4.4 表面残余应力分析 |
| 2.4.5 表面粗糙度测量 |
| 2.5 抗空蚀性能实验 |
| 2.5.1 试样及复合强化夹具设计 |
| 2.5.2 实验平台搭建及参数选择 |
| 2.5.3 抗空蚀性能表征方法 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 复合强化对Ti6Al4V微观组织和表面性能的影响 |
| 3.1 表面复合强化对改性层微观组织的影响 |
| 3.1.1 微观组织表征 |
| 3.1.2 XRD衍射分析 |
| 3.2 表面复合强化对表层材料力学性能影响 |
| 3.2.1 显微硬度分析 |
| 3.2.2 表面残余应力分析 |
| 3.3 表面复合强化对表面粗糙度的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 复合强化Ti6Al4V抗空蚀性能研究 |
| 4.1 抗空蚀性能评价 |
| 4.1.1 预压力对超声波冲击强化材料抗空蚀性能的影响 |
| 4.1.2 温度对超声波冲击强化材料抗空蚀性能的影响 |
| 4.2 空蚀表面形貌观察 |
| 4.3 抗空蚀机理分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 复合强化Ti6Al4V压力条件下抗空蚀性能评价 |
| 5.1 压力条件下抗空蚀性能评价 |
| 5.2 空蚀过程表面形貌观察 |
| 5.3 压力条件下抗空蚀机理分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（7）混流式水轮机部分负荷涡流特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 尾水管涡带研究现状 |
| 1.2.1 尾水管涡带成因 |
| 1.2.2 尾水管涡带特征及其影响 |
| 1.2.3 尾水管涡带结构识别和分析 |
| 1.3 叶道空化涡研究现状 |
| 1.3.1 叶道空化涡特征及诱导因素 |
| 1.3.2 叶道空化涡对水力性能的影响 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 2 水轮机模型试验及数值模拟方法 |
| 2.1 水轮机模型试验 |
| 2.1.1 试验装置 |
| 2.1.2 混流式模型水轮机 |
| 2.1.3 水轮机标定和试验方法 |
| 2.2 水轮机数值模拟基础 |
| 2.2.1 流动控制方程 |
| 2.2.2 湍流及空化模型 |
| 2.2.3 数值格式及近壁面处理 |
| 2.2.4 网格生成及无关性验证 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 涡流结构可视化及其时空演化特性研究 |
| 3.1 数值方法的试验验证 |
| 3.2 涡流结构可视化研究 |
| 3.2.1 涡识别准则简介 |
| 3.2.2 Ω准则在涡流结构识别上的应用 |
| 3.2.3 不同涡识别准则涡结构比较分析 |
| 3.3 涡结构时空演化特性 |
| 3.3.1 空泡体积时频特性 |
| 3.3.2 空泡体积强度及相对位置 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 涡流结构及其演化对内流的影响研究 |
| 4.1 速度及压力分布 |
| 4.2 流动拓扑分析 |
| 4.3 涡与空化耦合分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 涡流结构演化诱发压力脉动特性研究 |
| 5.1 数值分析压力脉动测点 |
| 5.2 尾水管涡带压力脉动特性 |
| 5.3 叶道空化涡压力脉动特性 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 涡流诱发不稳定压力脉动机理及其抑制研究 |
| 6.1 涡结构演化与不稳定压力脉动关联 |
| 6.2 涡流结构抑制研究—以叶道空化涡为例 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 研究总结与展望 |
| 7.1 研究工作总结 |
| 7.2 研究主要创新点 |
| 7.3 研究工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间主要研究成果 |
（8）高压共轨燃油喷嘴空蚀及空化射流雾化特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 内燃机燃烧与喷雾 |
| 1.2.1 内燃机热效率提升与油气混合控制 |
| 1.2.2 喷嘴射流破碎理论 |
| 1.3 喷嘴空化流动与空蚀 |
| 1.3.1 空化机理与喷嘴内部流动 |
| 1.3.2 喷嘴孔内空化两相流动影响因素 |
| 1.3.3 空化泡溃灭与壁面空蚀 |
| 1.4 空化形态对射流破碎的影响 |
| 1.4.1 涡线空化对射流破碎的影响 |
| 1.4.2 云空化对射流破碎的影响 |
| 1.4.3 空化与射流喷雾耦合模拟 |
| 1.5 当前空化射流喷雾研究存在的问题 |
| 1.6 本课题研究的主要内容 |
| 第二章 空化与射流雾化计算模型 |
| 2.1 空化多相流基本控制方程 |
| 2.1.1 质量守恒方程 |
| 2.1.2 动量守恒方程组 |
| 2.2 N-S方程的滤波与湍流模拟 |
| 2.2.1 雷诺时均N-S方程与雷诺应力输运方程 |
| 2.2.2 湍流粘性系数法及两方程湍流模型 |
| 2.2.3 湍流的大涡模拟 |
| 2.3 相变传质过程与空化模型 |
| 2.3.1 空化相变传质速率方程 |
| 2.3.2 基于瑞利-普莱斯特方程的气泡动力学方程 |
| 2.3.3 气泡界面速度与空化模型 |
| 2.4 空化射流界面追踪法与液滴雾化理论 |
| 2.4.1 界面追踪与射流表面重构 |
| 2.4.2 孔内空化喷雾耦合模拟与初始液滴修正 |
| 2.4.3 液滴输运方程及其破碎机理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 空化泡溃灭动力学分析及空蚀预测 |
| 3.1 空化泡溃灭过程及溃灭压力 |
| 3.1.1 单气泡自由溃灭过程及其压力分布 |
| 3.1.2 近壁面气泡溃灭过程模拟 |
| 3.2 喷嘴空蚀风险预测模型 |
| 3.2.1 喷嘴空蚀机理 |
| 3.2.2 喷嘴空蚀风险预测模型 |
| 3.2.3 喷嘴空蚀模型验证 |
| 3.3 柴油机双层多孔喷嘴的空化与空蚀预测研究 |
| 3.3.1 几何模型及边界条件 |
| 3.3.2 锥度孔的空化流动与空蚀特性 |
| 3.3.3 针阀升程对喷嘴内空化流动及空蚀特性的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 喷嘴空化射流初次破碎大涡模拟研究 |
| 4.1 基于VOF的空化射流大涡模拟 |
| 4.1.1 近场射流破碎大涡模拟的可行性分析 |
| 4.1.2 基于界面追踪方法的空化射流大涡模拟验证 |
| 4.2 圆孔喷嘴空化射流表面波动与初次破碎 |
| 4.2.1 圆孔喷嘴射流的边界条件和网格划分 |
| 4.2.2 圆孔喷嘴射流表面波的形成机制 |
| 4.2.3 圆孔喷嘴空化射流表面压力波与初次破碎机理 |
| 4.3 椭圆孔喷嘴空化流动及其射流破碎特性 |
| 4.3.1 椭圆孔喷嘴几何结构设计 |
| 4.3.2 椭圆孔喷嘴内气液两相流动特性 |
| 4.3.3 椭圆孔喷嘴空化射流破碎特性分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 涡线空化射流及其喷雾特性研究 |
| 5.1 涡线空化及其产生条件分析 |
| 5.2 喷孔内部涡线空化形态及对射流破碎的影响 |
| 5.2.1 对置双孔喷嘴几何结构与网格 |
| 5.2.2 喷孔内涡线空化流动特性及其对射流破碎的影响 |
| 5.2.3 涡线空化射流空心喷雾 |
| 5.3 高压共轨喷嘴内部涡线空化喷雾特性研究 |
| 5.3.1 柴油机透明喷嘴涡线空化喷雾实验 |
| 5.3.2 高压共轨喷嘴涡线空化射流喷雾耦合模拟 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 存在的不足与研究展望 |
| 致谢 |
| 研究生期间取得的学术成果 |
| 参考文献 |
（9）不同温度油液在液压V型阀口空化现象的可视化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 液压技术发展概述 |
| 1.2 空化理论形成及发展 |
| 1.3 空化分类 |
| 1.4 液压阀口空化的研究现状 |
| 1.5 课题研究目的与意义 |
| 1.6 本章小结 |
| 第2章 空泡动力学 |
| 2.1 空化初生 |
| 2.2 空化状态判断 |
| 2.3 球形空泡动力学 |
| 2.4 空泡破裂 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 实验系统及其操作过程 |
| 3.1 实验目的 |
| 3.2 可进侧光的二维实验模型 |
| 3.3 实验模型密封及安装 |
| 3.3.1 实验模型密封 |
| 3.3.2 实验模型安装 |
| 3.4 强度校核 |
| 3.5 高速摄像机简介 |
| 3.6 压力表和温度传感器选取及连接 |
| 3.7 实验系统建立和实验操作 |
| 3.7.1 实验原理 |
| 3.7.2 实验操作 |
| 3.8 实验数据及图像处理方法 |
| 3.8.1 实验数据处理方法 |
| 3.8.2 实验图像处理方法 |
| 3.9 本章小结 |
| 第4章 实验现象及分析 |
| 4.1 空化初生 |
| 4.2 空化现象分析 |
| 4.3 附着空化体积振荡及脱落特性 |
| 4.3.1 附着空腔周期性振荡特性 |
| 4.3.2 附着空腔间歇性振荡特性 |
| 4.4 相同压差下油温对空化影响 |
| 4.5 相同油温下压差对空化影响 |
| 4.6 油温对周期性影响 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 研究总结 |
| 5.2 展望与设想 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
（10）疏水近壁面激光诱导空泡脉动特性实验与仿真研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 边界附近空泡实验研究现状 |
| 1.2.2 空化仿真模拟研究现状 |
| 1.3 选题意义及主要研究内容 |
| 1.3.1 选题意义 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 第二章 激光诱导空泡空化理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 激光诱导空泡脉动理论 |
| 2.2.1 激光诱导空泡产生机理 |
| 2.2.2 空泡脉动及其影响因素分析 |
| 2.2.3 近壁面空泡脉动理论 |
| 2.3 近壁面空泡的力学效应 |
| 2.3.1 冲击波效应 |
| 2.3.2 微射流效应 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 疏水涂层壁面激光空泡脉动特性实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验设计 |
| 3.2.1 实验原理 |
| 3.2.2 实验装置及材料准备 |
| 3.2.3 实验方案设计 |
| 3.3 不同位置的疏水涂层壁面对空泡脉动的影响 |
| 3.3.1 水平疏水涂层壁面空泡脉动规律 |
| 3.3.2 竖直疏水涂层壁面空泡脉动规律 |
| 3.4 水平疏水涂层壁面激光空泡脉动特性影响因素研究 |
| 3.4.1 激光能量对空泡脉动特性的影响 |
| 3.4.2 不同疏水涂层对空泡脉动特性的影响 |
| 3.4.3 疏水涂层厚度对空泡脉动特性的影响 |
| 3.5 竖直疏水涂层壁面激光空泡脉动特性影响因素研究 |
| 3.5.1 离焦量对空泡脉动特性的影响 |
| 3.5.2 不同疏水涂层对空泡脉动特性的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 疏水壁面附近激光空泡脉动行为仿真研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 仿真模拟理论基础 |
| 4.2.1 仿真模拟软件基础 |
| 4.2.2 流体动力学控制方程 |
| 4.3 疏水壁面附近空泡行为求解过程 |
| 4.3.1 仿真模型的建立 |
| 4.3.2 网格的划分和边界条件的设定 |
| 4.3.3 计算模型的选取和仿真参数的设置 |
| 4.4 仿真结果与分析 |
| 4.4.1 空泡脉动规律及其特性分析 |
| 4.4.2 空泡内部及其周围压力分析 |
| 4.4.3 空化区域流场速度分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文与科研情况 |
四、现代医学手段诱发空蚀的形成及其影响（论文参考文献）
- [1]微颗粒对超声空蚀损伤的影响[D]. 陈海舰. 北方工业大学, 2021(01)
- [2]水环境下聚合物材料滑动摩擦和气泡空蚀行为分子动力学模拟与试验研究[D]. 詹胜鹏. 机械科学研究总院, 2021
- [3]自振射流频率特性及冲蚀行为的实验研究[D]. 蔡腾飞. 北京科技大学, 2021
- [4]围压下自振射流频率模型及振荡模态研究[D]. 潘岩. 北京科技大学, 2021(08)
- [5]离心泵叶片前缘粗糙带空化特性的研究[D]. 李清华. 兰州理工大学, 2021(01)
- [6]Ti6Al4V低温热场复合超声波冲击表面强化及抗空蚀性能研究[D]. 李豪. 燕山大学, 2021(01)
- [7]混流式水轮机部分负荷涡流特性研究[D]. 孙龙刚. 西安理工大学, 2020
- [8]高压共轨燃油喷嘴空蚀及空化射流雾化特性研究[D]. 张亮. 江苏大学, 2020
- [9]不同温度油液在液压V型阀口空化现象的可视化研究[D]. 李清华. 兰州理工大学, 2020(12)
- [10]疏水近壁面激光诱导空泡脉动特性实验与仿真研究[D]. 唐金科. 江苏大学, 2020