水平超空泡发生装置的研制及相关实验研究

研制了水平发射细长体诱导产生超空泡的实验设备.采用高速摄影仪实时记录几种不同工况下细长体在水中高速航行的过程,观察细长体水平高速入水后超空泡气液两相流形态发展变化过程.分析细长体的长径比和空化器头部形状对超空泡形态和稳定性的影响.根据实时记录的照片,计算细长体的速度以及超空泡尺寸的变化,并给出了空化数和超空泡无量纲尺寸之间的关系曲线,然后与Logvinovich和Savchenko等提出的模型做了比较,结果表明实验数据和模型的变化趋势基本一致.     

颗粒气泡的匹配关系对细粒锡石浮选的影响

针对细粒锡石难以分选的问题,采用改进的Hallimond管对不同粒级细粒锡石的浮选行为进行研究,并采用电解H2浮选和高速摄影仪研究颗粒与气泡间的匹配关系.在确定捕收剂用量和pH值的条件下,对颗粒粒度、电解条件(如阴极孔径、电流强度等)对锡石浮选回收率的影响进行了探索,考察了气泡大小变化及分布规律,探索了颗粒与气泡间相互作用.结果表明,颗粒粒度、阴极孔径、电流强度均对浮选回收率有很大影响;颗粒与气泡间有一个最佳匹配范围,在这个范围内,颗粒气泡捕集概率最大,浮选回收率较高.当pH约为4.5,MOS用量为100mg/L时,锡石矿物浮选效果较好.     

近壁面电火花空泡运动特性的高速摄影研究

利用高速摄技术对电火花诱发的空化泡在发展过程中受壁面影响下的运动过程进行了实验观测。研究了空化泡在壁面附近的演变和空化泡受壁面作用下的溅射现象以及反弹现象。结果表明：在泡-壁无量纲距离γ < 3的条件下,空化泡在膨胀阶段并未向刚性壁面发生移动,当空化泡进入收缩阶段后开始向壁面运动;实验还表明随着γ的增大,空化泡向壁面运动的速度减小。通过较高的拍摄频率对近壁面空化泡发展后期运动过程进行了拍摄,实验表明当泡-壁距离γ（γ ≈ 1）较小时,空化泡受壁面影响出现了溅射流与反射流现象     

重力场对轴对称体稳定空泡形态影响的实验研究

水下超空泡航行嚣的空泡几何形状对航行嚣的受力状态与航行性能关系重大，在水洞模型超空泡实验中发现重力场是影响空泡几何形状的主要原因之一．该问题此前虽有文献挺及，但未见有具体阐述。为此专门开展了在不同佛汝德数下对不同头型的轴对称体模型空泡几何特性的实验研究。实验中获得了大量变形空泡的录像，并对空泡的外形进行了定量处理，对实验结果进行了定性与定量分析，获得了重力场对轴对称体空泡几何形状影响的规律性结果．同时对重力场影响空泡形变的机理作了探讨分析。     

空气压强对垂直入水空泡影响的数值研究

基于RANS方程,结合VOF多相流模型和动网格技术,对带150。锥角头型圆柱体以中等速度垂直 匀速入水空泡进行了数值计算．计算过程中对VOF多相流模型嵌入水和水蒸汽之间的质量输运源项,实现 了水、空气和水蒸汽三项相同时存在的自由液面入水问题数值计算．通过与匀速垂直入水理想空泡模型计算 结果的对比,验证了本文数值计算方法的有效性．对不同空气压强条件下入水空泡形态的数值计算结果分 析,得到了在本文所计算入水工况范围内垂直入水过程中自然空化对入水形态的影响;得到了空泡无量纲闭 合时间、空泡闭合瞬间最大无量纲直径、以及空泡闭合方式与空气压强和入水速度之间的关系等     

超空化航行体前部外径对空泡影响的研究

文章基于CFD技术和水洞试验,对超空化航行体通气装置外径尺寸对空化流场的影响进行了研究.数值计算结果表明:航行体的前部外径对航行体超空泡的生成和形态有重要影响,若Rw取值偏大将会使空化流场出现空化不连续现象,甚至改变超空泡的脱体边界.文中以数值计算结果为依据,建立了航行体超空泡可以正常生成的航行体前部外径最大临界值公式.同时设计了三个航行体头部模型在水洞实验室进行了实验研究,实验结果验证了所建立公式的正确性,文中结论为进一步研究人工通气超空化奠定了基础.     

液体粘性对空泡生存过程的影响

本文利用高速摄影技术(100,000幅/秒),在不同粘性液体中对电火花放电造成的空泡膨胀及压缩过程的观测表明:液体粘性对空泡历时、空泡半径,泡壁的速度及加速度等均有影响。并将其与理论计算结果进行了对比,得出了一些定性方面的成果。     

超空泡航行体前部线型对空泡生成速度影响实验研究

基于航行体超空泡理论和格兰威尔线型设计方法,设计了3种具有不同前部线型的航行体模型。并针对所设计的3种模型和具有锥形前部外型的航行体模型在西北工业大学水洞进行了超空泡生成速度的实验研究。结果表明:①航行体前部线型对超空泡生成速度的影响程度与航行体的轴向压力分布和斜率分布有关,模型表面的压力和斜率轴向分布曲线越平坦或变化率越小,越有利于提高航行体超空泡生成速度;②航行体超空泡生成速度与通气流量有关,增大通气流量可以减小航行体超空泡生成时间。文中结果为提高航行体超空泡生成速度提供一条技术途径和研究方法。     

水下爆炸气泡射流现象的试验研究

水下爆炸气泡塌陷产生的射流载荷会对舰船结构造成严重地毁伤,而射流现象又十分复杂.为研究水下爆炸气泡射流的产生条件以及载荷形式,文章设计了一系列的试验,通过高速摄影观测气泡运动过程,同时利用压力传感器对气泡周围的压力场进行记录.将试验结果与经典的Blake判断准则进行了比较分析,提出了气泡产生冲向靶板的射流条件.同时通过对试验中测量到的压力-时间曲线进行分析,可以看出射流的产生对气泡载荷的压力、冲量、能量都产生了很大影响,从能量的角度提出射流现象将使气泡能量集中,并对其正前方结构可能产生更大的毁伤.在分析试验结果的基础上分析了射流产生的机理,得到了不同引力和浮力方向情况下的射流形成条件和射流形成的载荷形式,为舰船结构抗爆研究提供参考.     

High-speed photographic observation of collapse of two cavitation bubbles

Cavitation as a hydrodynamic phenomenon exists widely in water conservancy, shipbuilding, chemical and many other industries. Previous cavitation bubble dynamic studies mainly focused on single cavitation bubbles and their interaction with the wall. This paper studies the interaction between two cavitation bubbles under conditions with or without a wall. The results show that if the inception of two cavitation bubbles is not synchronized, the cavitation bubble of early inception collapse backwards the cavitation bubble of later inception; if the inception of two cavitation bubbles is synchronized, the two bubbles collapse towards each other; if a wall exists nearby, no matter whether the line connecting the centers of the two cavitation bubbles is vertical or parallel to the wall, the two cavitation bubbles collapse towards each other and then gradually merge, and the merged collapse body quickly moves to the wall. It is suggested that, as the number of cavitation bubbles increases, the cavitation erosion effect is not simply increased proportionally. Instead, mutual inhibitory effect may be demonstrated.     

多火花高速摄影仪的电脑控制系统

本文介绍了用微电脑控制多火花高速摄影仪的硬件电路，以及可变、固定时序脉冲控制软件的设计要点，对研制高性能价格比的用以记录瞬态物理过程的记录仪器作出了推进。     

螺旋桨空泡的数值分析

螺旋桨空泡会降低螺旋桨性能,产生空化剥蚀和噪声,从而导致船体振动.文章采用基于速度势的低阶面元法对螺旋桨水动力性能和空泡的范围及厚度进行求解,分别用Morino提出的Kutta和等压Kutta条件对压力分布进行计算,讨论了两种Kutta条件对压力分布的影响.计算了空泡产生后的压力分布,验证了在空泡表面上的压力等于水的汽化压力.对空泡起始点对空泡形状的影响进行了研究,结果表明,空泡起始点对空泡范围有很大影响,空泡起始点离导边越远,空泡范围越小.     

通气空泡发展过程及其水动力影响

在水洞中对通气空泡发展过程及其对水动力影响开展了系列实验研究,发现通气空泡发展经过局部空泡和超空泡两个阶段,回注射流在局部空泡和超空泡阶段的表现形式不同,对空泡形态的影响也不同,根据空泡形态的显著变化可以得到局部空泡过渡到超空泡的转变判据.空泡数和模型阻力在局部空泡阶段随通气率的增加而减小;在过渡阶段随通气率的微小增加而迅速减小;在超空泡阶段随通气率的增加基本保持不变.通气空泡形态不稳定主要表现为空泡振荡和界面波动,此外空泡形态不稳定还会导致模型动力不稳定.文章对于超空泡控制技术的研究具有重要参考价值.     

变频调速系统对交流电机的谐波效应分析

分析由变频调速系统对交流电机的谐波效应引起的损耗,铁耗增加和产生机械振动的原理,并指出克服的途径。     

液体温度对空泡生长和溃灭过程的影响

采用光偏转测试系统研究了不同温度纯净水中激光空泡脉动过程,通过实验获得了激光空泡在靶表面膨胀和收缩全过程,确定了空泡的最大、最小泡半径、脉动周期和泡壁运动速度。实验采用0℃到70℃的纯净水,测量了空泡的泡半径和脉动周期等特征参量变化情况。实验结果表明,液体温度是影响空泡脉动的一个非常重要的因素,随着液体温度的增加空泡的最大泡半径和溃灭周期均呈增加趋势。给出了相应的理论解释。     

文丘里管空化反应器的空化特性研究

文丘里管空化反应器广泛应用于水处理领域,深入研究其空化特性,对进一步提升其应用水平具有重要意义.文章建立了15个不同喉部直径和入口锥角的文丘里管空化反应器的数值模型,利用数值模拟结果计算了空化出生位置的空化数,分析了空化数变化情况及其与气含率、入口锥角、喉部直径的变化关系.结果表明:喉部直径为3 cm和入口锥角18°的...     

曝气池混合液污泥浓度确定的理论分析

就曝气池混合液污泥浓度确定的影响因素及方法进行了分析，并根据氧的转移速率与曝气池需氧量的关系，导出了混合液污泥浓度的理论计算公式。     

多普勒测速雷达速度转换的误差分析

火炮射弹的初速是炮弹弹道测量的一个重要参数.介绍了多普勒测速雷达的工作原理基础上,根据弹道径向速度和切向速度的关系,推导出了测速雷达的速度转换公式,并用数学中求偏导数的方法对由速度引起的测速误差进行了分析.结果显示,弹丸切向速度测量误差是在进行速度转换时由径向速度测量误差传播过来的,速度转换公式的不精确性也会产生切向速度误差,并且经速度转换后测速误差略有增加.因此,提出的方法对测速雷达进行测速精度测试时有指导修正意义.     

曝气强度对SBR亚硝化工艺运行影响试验

曝气强度是调控间歇曝气DO的重要参数,为明晰总曝气强度相同、曝气强度不同对间歇曝气SBR亚硝化工艺的影响,在25~28 ℃下,接种亚硝化性能良好的活性污泥于间歇曝气SBR反应器中,结合响应面分析研究间歇曝气下曝气强度对亚硝化系统稳定性的影响.结果表明,控制曝气强度为1.2 L/(h·L),亚硝态氮积累率可达93%,但氨氮去除率仅为80%.增加曝气强度到1.58 L/(h·L),随着运行周期增加,亚硝化性能逐渐恶化.控制曝气强度为1.93 L/(h·L),系统的平均氨氧化率和亚硝酸盐积累率为90%和91.6%,实现了较高的氨氧去除和亚硝酸盐积累.批次实验及响应面分析表明,曝气强度及曝气时长对氨氮去除及亚硝酸盐的积累均有显著影响,曝气时间越短亚硝酸盐积累率越高,曝气强度越大氨氮去除率越高.但低曝气强度下AOB的活性受到抑制,通过延长曝气时长并不能保持良好的氨氮去除.在过高曝气强度下,AOB的活性不能得到相应的增强,氨氮去除率及亚硝酸盐积累率只受曝气时长的影响,因此,在总曝气强度相同下,可采取较高的曝气强度配合短曝气时长来实现高氨氮去除及亚硝酸盐积累.