湍流作用下水力空化气泡内温度演变的动力学分析

以水为工作介质, 在综合考虑液体可压缩性、液体表面张力、液体黏性、气泡内外热交换及气泡内部存在水蒸气的情况下, 采用动力学方法对湍流压力场驱动下水力空化气泡内的温度演变及影响因素进行了研究. 分析了液体中空化热效应产生的原因及空化泡平衡半径、孔板水力空化反应器运行与结构参数等对空化泡溃灭温度的影响规律, 拟合得到了各影响参数与空化泡溃灭温度之间的显著函数关系式. 研究结果可为水力空化反应器的优化设计及水力空化技术的发展和应用提供理论指导与技术支撑.     

空化泡内外质量交换的唯象模型

空化泡内外的质量交换是一个多种交换方式共同作用的综合过程, 其中包括气体扩散、气液相变、化学反应等. 本文提出了一个描述空化泡内外质量交换的唯象模型, 它以空化泡内外压强差作为质量交换的驱动力. 与已有的具体物理模型相比, 具有形式简单、计算量小的特点. 联合Rayleigh-Plesset气泡动力学方程, 计算了质量交换动态平衡后的空化泡平衡半径. 结果表明, 平衡半径具有多重性. 另外计算了平衡半径与驱动声压的关系, 并研究了模型参数对其结果的影响. 最后, 对不同驱动声压下的硫酸中空化泡脉动进行了实验测量, 得到的平衡半径随声压变化的关系很好地支持了模型计算     

稳态声空化泡的高精度测量技术

根据稳态声空化泡的周期颤动特征, 提出了一种高精度测量气泡大小随时间演化过程的方法.这种方法运用了可数字移相的脉冲激光照明技术和长距离显微技术, 通过激光器、声光调制器、脉冲发生器和长距离显微镜等实验仪器来实现. 一系列不同相位的气泡图像直接显示了声空化泡半径的时间演化规律. 实验结果与Rayleigh-Plesset 气泡动力学模型很好地拟合, 同时还得到重要的模型参数——声空化泡的平衡半径.     

利用双流体模型研究柴油高压喷嘴内部的空化流动

利用双流体模型对一单孔柴油喷嘴内部复杂的空化流动进行数值模拟, 并分别考察进口压力恒定和进口压力瞬变这两种不同的边界条件所对应的空化过程及流动特征. 模型预测的结果与文献中已有的实验结果吻合较好. 通过数值分析发现, 超空化的出现引起了流场结构及出流条件的显著改变, 超空流状态下的液相湍动能分布特征和喷孔出口速度类型有利于柴油射流的一次雾化过程. 此外, 喷孔上游的压力波动对空化过程有着重大的影响, 无论是部分空化还是超空化都会随着上游压力的急剧升高或降低而表现出不稳定的特性.     

方兴未艾的超声空化技术应用

超声波与声波一样,是物质介质中的一种弹性机械波,其频率范围为2×104Hz～109Hz.超声波在物质介质中可形成介质粒子的机械振动.当超声波能量足够高时,就会产生超声空化现象:液体中的微气泡在声场作用下发生一系列动力学过程,压力波的作用使流体中分子的平均距离随着分子的振动而变化,在超声波纵向传播形成的负压区微气泡产生、生长,而在正压区又迅速崩溃、闭合.理论和实验已证实,空化过程可以把声场能量集中(聚焦)起来,伴随空化泡崩溃瞬间,在空化泡周围的极小空间内产生异乎寻常的高温(＞5000K℃)、高压(＞5×107Pa)、强冲击波和射流等极端物理条件,其能量效应和机械效应会引起特殊的物理和化学效果.     

聚乳酸微孔支架材料热分解动力学特性

基于热重测量法提出了一种对组织工程PLA微孔支架材料进行泡孔孔径相关的热分解动力学特性评价和寿命估计的新方法.实验研究中采用无溶剂CO2超临界固态发泡技术,在1～5MPa饱和压力下制备了泡孔孔径550～20μm的聚乳酸(PLA)支架材料,并进行热分解动力学研究,获得了PLA支架材料的泡孔孔径所决定的热稳定性、降解时间以及寿命的估计.实验结果证明,高饱和压力条件下制备的PLA支架材料具有小泡孔孔径和大泡孔密度;PLA原材料经过发泡后热稳定性下降,降解时间缩短;在较低温度下大泡孔孔径支架材料具有较低的活化能和较差的热稳定性,其分解时间缩短到原材料的几十分之一.研究结果可以针对组织器官对支架材料的泡孔孔径和降解时间的要求,优化固态发泡制作参数,为组织工程支架材料的精确设计及其降解特性的定量分析提供依据.     

球面密封高水基先导阀二维流场的空化模拟

利用Fluent软件对流经先导阀阀芯的流场进行了模拟,通过仿真发现在节流口产生气穴,减小阀芯直径或改变密封钢球的直径都可以使空化系数增大,发生气穴的可能性降低,但改变密封钢球的直径不会增大负压区的面积.     

水力机械空蚀中微颗粒的关键作用

100多年来,人们一直认为空化直接导致了空蚀的发生.但本研究发现,空化仅仅是导致空蚀的必要条件,而不是充分条件.旋转圆盘空蚀实验结果显示,微颗粒在空蚀过程中起到了不可或缺的作用,而且颗粒粒径对钢样表面蚀坑的形成有显著影响.钢样表面的破裂和变形表明,空蚀过程是一种力学作用的结果,通过数值分析进一步论证了这一机制.     

Burgers-KdV方程的一类解析解

近十几年来,人们在研究含气泡的液体流动以及弹性管道中的液体流动等问题时,相继提出了Burgers—KdV方程(下称B-KdV方程):     

乙烷核态池沸腾中的气泡生长、脱离和上升

利用高速摄影仪对乙烷在水平铜表面饱和核态池沸腾中的气泡行为特性进行了实验研究,并开展了理论分析,实验测量压力为0.2 MPa,热流密度范围为14.65~80.79 kW m~(-2).实验中观测到气泡的生长、脱离和上升过程,得到单个气泡的生长周期,同时绘制出单个气泡生长周期内的直径变化曲线,并将其分为快速、慢速和稳定增长3个阶段,且气泡直径与时间呈幂函数关系.鉴于其分段特性,推荐采用分段预测模型.发现了气泡脱离直径及频率随热流增大而增大,气泡脱离形状随热流增大而呈现球型、椭球型和不规则形状的变化.还观察到气泡合并,轨迹变化,附加运动和流型变化等现象,并分析讨论了其形成机理,发现系统压力、加热壁面性质液体物性对气泡的行为特性有较大影响.相比文献中的常温液体,乙烷气泡生长周期有差异,其脱离形状有椭球型及不规则形状,且气泡上升轨迹变化相对简单.     

超声空化效应和声化学研究进展

本文对声化学这门新学科进行了系统地论述。对声化学的引发机制──超声空化效应的动力学理论．包括目前已得到公认的Ｎｏｌｔｉｎｇｋ—Ｎａｐｐｒｉａｓ的“热点”理论，以及尚存争议的“空穴放电”理论作了介绍．在此基础上对声化学的反应机理进行了评述．并对声化学多相合成反应进行了论述．同时，指出了声化学机理研究中尚待解决的问题。     

不同声压下酒精水溶液中的单泡声致发光

测量了不同浓度酒精水溶液中单泡声致发光随驱动超声声压大小变化关系曲线. 结果表明, 根据光强-声压(I-P_a)曲线的变化关系, 可以把酒精浓度分为3个区域. (1) 在较低浓度时, 随着酒精浓度的增加, 曲线往低声压方向移动, 驱动声压变化较大; 相同声压下, 单泡声致发光的发光强度随酒精浓度增加而增加. (2) 当酒精浓度稍高时, 驱动声压变化较小; 相同声压下, 单泡声致发光光强随酒精浓度的增加而降低. (3) 进一步增加酒精浓度, 光强随酒精浓度变化关系趋势在不同声压下的关系不同, 但I-P_a曲线的斜率随酒精浓度的增加而降低. 可以通过气泡动力学以及酒精的物理化学性质解释这些结果, 同时这些结果也有助于进一步了解单泡声致发光的发光机制.     

基于格子玻尔兹曼方法的单孔射流鼓泡床的离散颗粒模拟

利用基于格子玻尔兹曼方法的离散颗粒模型对单孔射流鼓泡床进行了研究. 此算法基于四向耦合的离散颗粒模型, 流体的控制方程采用考虑了孔隙率和流固相的滑移速度对流体流动影响的修正格子玻尔兹曼方法来求解, 颗粒间相互作用通过时驱硬球模型求解, 流固耦合采用EMMS曳力模型. 首先研究了不同颗粒对形成气泡大小的影响, 结果表明, 在相同的射流气速下, 粒径越大形成的气泡越小. 在粒径相同的情况下, 提高气体的入射速度, 则形成的气泡越大. 同时考察了气泡的分离时间与粒径以及射流气速的关系, 结果表明, 随着粒径以及射流气速在一定范围内的改变, 气泡的分离时间并没有明显改变. 另外颗粒床层扩展影响气泡形状, 颗粒床层变宽后, 气泡的形状接近于圆形; 颗粒床层高度增加时, 气泡明显变小. 最后考察了气泡诱导现象, 模拟发现当区域有空腔时, 气泡会被诱导到空腔的方向.     

离心泵发生汽蚀的现象及防止措施

文章论述了离心泵发生汽蚀的现象及离心泵发生汽蚀的防止措施。     

混凝土气泡的处理方法

在高速公路的建设中,如何处理好混凝土表面的气泡问题是施工技术人员经常遇到而棘手的问题。针对这一问题,分析了产生气泡的原因,采取相应的措施并找出相应的办法予以解决。     

环境友好条件下甲烷等离子体转化生成液态产物、氢和氨的研究

介绍了在环境友好的常温、常压无催化剂条件下, 利用大气压强电场电离气体放电, 将CH₄和N₂转化一步生成液体燃料、H₂和NH₃的研究. 甲烷转化生成液态产物的质量转化率达26.3%, 能量效率达22.9 g/kWh. 液态产物中含有烯烃、炔烃、吡咯、吡嗪等多种化合物, 是重要的香料、医药、染料等有机合成中间体. 甲烷转化生成H2的浓度为9.1%(V/V), 产率、能量产率分别为1879.8 μmol/min和186.5 μmol/kJ, 生成NH3的浓度达8000 ppm (1 ppm=1×10^-6). 整个反应过程符合绿色化学的原则.     

常用供水管道综合使用性能技术经济比较

文章就目前供水管道中常用钢管（SP）、球墨铸铁管（DI）、玻璃钢管（GRP）和聚乙烯管（PE）等4种管材进行分析比较,说明经济管径和最佳管材的确定过程。     

管棚法高压注浆与小导管注浆结合处理隧道塌方

介绍了处理偏压段隧道塌方,采用高压管棚法、注浆种类与效果及管棚法的施工步骤流程及小导管超前注浆。     

浅谈通风与空调工程风管制安施工质量控制

施工质量控制的重点是关键部位、关键工序,然而有些非关键工序的质量同样影响着整体质量效果。现就镀锌钢板风管系统的制作与安装工程施工质量控制要点作简要阐述。