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液氮汽蚀数值与初步实验研究

液氮汽蚀数值与初步实验研究

作者：项世军浙江大学

学位级别：硕士

本文对低温流体汽蚀现象进行了较为深入的理论与初步的实验研究,是基于常温流体汽蚀现象研究的一个延伸和拓展。低温流体因其在物性方面的特殊性,使得产生了有别于水汽蚀的汽蚀现象和数理方法,该方法考虑了低温流体的热效应,该效应以及... 详细信息

本文对低温流体汽蚀现象进行了较为深入的理论与初步的实验研究,是基于常温流体汽蚀现象研究的一个延伸和拓展。低温流体因其在物性方面的特殊性,使得产生了有别于水汽蚀的汽蚀现象和数理方法,该方法考虑了低温流体的热效应,该效应以及特殊物性的存在使得低温流体汽蚀相比水汽蚀呈现出汽蚀区温降、气液相界面模糊、近似条件下汽蚀强度减弱的特点。其研究意义在于,对汽蚀机理的深入研究有利于提高低温流体机械运转的稳定性和使用寿命等。本文首先较充分地调研了国内外学者在气泡的成长,水汽蚀模型,低温流体热效应模型和低温流体汽蚀模型等方面的研究。在本文第二章,基于Rayleigh提出的在均匀过热液体中惯性力控制阶段气泡的成长模型的基础上,发展了气泡在整个控制阶段的成长模型,并定量的提出了液体表面张力对热控制阶段气泡成长速率的影响。然后引入了应用较多的P-Z模型、F-Z模型以及多组实验数据与本模型的计算结果进行对比,进一步证明了本模型的准确性以及表面张力影响的不可忽略性,本章最后定量给出了表面张力对气泡成长的影响。随后,由于全汽蚀模型假设气泡半径为常数,在建模非稳态汽蚀时与物理过程不符,本文利用Rayleigh-Plesset方程、热力学化学势的概念及均相成核理论,发展了动态汽蚀模型。该模型基于气泡处于热力学平衡状态的假设,计算气泡半径为压力的函数。当经验系数取适当值时,动态汽蚀模型在模拟二维和轴对称、类稳态液氮液氢汽蚀时,所得的温度及压力分布与完全汽蚀模型有相同的精度,且对于复杂压力分布情况,动态汽蚀模型有更高的精度。本文进行了低温流体汽蚀的可视化实验研究,完成了实验方案的设计,主要部件的选型,实验台测量控制系统的搭建,并进行了初步实验。然而所取得的图像数据并不理想,甚至不可用,因此,本文最后较详细分析了其原因及低温流体汽蚀实验的难点和要点。本项目受到了国家科学基金(青年)项目：跨临界低温流体汽蚀机理研究(No.50706042)资助。

关键词：汽蚀气泡成长低温流体数值模拟汽蚀实验

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基于流体控温泵的汽蚀教学实验方法改进

兰州文理学院学报（自然科学版） 2014年第5期28卷 109-112页

作者：邢志娜李伟申刚海军航空工程学院飞行器工程系山东烟台264001

汽蚀实验是高等学校相关专业开设的一项重要实验,临界汽蚀余量NPSHc是实验测定的主要指标,实验目的是绘制H-NPSHa汽蚀曲线.在现有汽蚀实验的基础上,提出一种流体控温汽蚀实验方式,并对实验结果通过基于最小二乘法的多项式拟合方法,绘制H... 详细信息

汽蚀实验是高等学校相关专业开设的一项重要实验,临界汽蚀余量NPSHc是实验测定的主要指标,实验目的是绘制H-NPSHa汽蚀曲线.在现有汽蚀实验的基础上,提出一种流体控温汽蚀实验方式,并对实验结果通过基于最小二乘法的多项式拟合方法,绘制H-NPSHa汽蚀曲线.实验结果表明,该方法适用于高校多组大量的气蚀实验教学,具有选择性强,节省时间,易于实现等特点.通过4次多项式拟合得到汽蚀曲线相关系数R2达到0.8869,求得的NPSHc与理论NPSHr的相对误差只有17%,实现了H-NPSHa汽蚀曲线的可靠拟合.

关键词：汽蚀实验控温汽蚀曲线拟合

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前置不同诱导轮高速离心泵旋转空化特性研究

航空学报 2013年第7期34卷 1572-1581页

作者：郭晓梅李昳崔宝玲朱祖超浙江水利水电专科学校机械电子工程系浙江杭州310018 浙江理工大学浙江省流体传输技术研究重点实验室浙江杭州310018

以高速诱导轮离心泵为研究对象,开展了无诱导轮、前置等螺距诱导轮、前置变螺距诱导轮及前置分流叶片诱导轮4种情况下离心泵全流道的空化数值模拟和汽蚀特性实验研究。通过外特性实验研究得到:在同一流量下,前置等螺距诱导轮离心泵的扬... 详细信息

以高速诱导轮离心泵为研究对象,开展了无诱导轮、前置等螺距诱导轮、前置变螺距诱导轮及前置分流叶片诱导轮4种情况下离心泵全流道的空化数值模拟和汽蚀特性实验研究。通过外特性实验研究得到:在同一流量下,前置等螺距诱导轮离心泵的扬程最低,前置变螺距诱导轮离心泵的扬程次之,前置分流叶片诱导轮离心泵的扬程较两者稍高。通过汽蚀实验和数值模拟研究得到:在前置3种诱导轮的情况下,离心泵的汽蚀性能都得到了改善,其改善效果从低到高依次是:变螺距诱导轮、分流叶片诱导轮、等螺距诱导轮。通过对汽相体积分数分布情况的研究得到:诱导轮的吸力面除进口外缘容易发生汽蚀外,叶片出口靠近轮毂侧也较容易发生汽蚀;对比分析主叶轮和诱导轮的汽蚀情况,得到诱导轮汽蚀的严重性与离心叶轮的汽蚀严重性并非成正比的结论。

关键词：离心泵诱导轮空化数值模拟汽蚀实验

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半开式离心泵汽蚀特性及数值模拟研究

半开式离心泵汽蚀特性及数值模拟研究

作者：张晓宇中国矿业大学

学位级别：硕士

随着国民经济的发展,离心泵的应用领域越来越广泛,但是汽蚀这一难题导致其性能下降、损失增大,不仅影响了离心泵的工作稳定性和可靠性,而且浪费了很多能量,所以研究离心泵的汽蚀有重要意义。本文使用自行搭建的可视化半开式离心泵实验台... 详细信息

随着国民经济的发展,离心泵的应用领域越来越广泛,但是汽蚀这一难题导致其性能下降、损失增大,不仅影响了离心泵的工作稳定性和可靠性,而且浪费了很多能量,所以研究离心泵的汽蚀有重要意义。本文使用自行搭建的可视化半开式离心泵实验台,分别进行了离心泵的性能实验和汽蚀实验,在实验基础上使用ANSYS软件对实验泵进行建模,并进行了内流场、汽蚀的数值模拟,与实验的结果相印证。最后分析了叶顶间隙、动静叶相互作用对离心泵汽蚀的影响。主要工作如下:1、搭建可视化半开式离心泵实验台进行离心泵的性能实验和汽蚀实验,绘制出离心泵性能曲线,采用高速摄像技术拍摄汽蚀现象,拍摄结果显示汽蚀发生的位置位于离心泵动叶进口吸力面。根据实验离心泵的几何参数建立三维模型,使用CFX进行离心泵的内流场模拟,将性能曲线与实验数据对比,误差在10%以内。2、模拟汽蚀情况下不同流量工况离心泵的压力场分布和气体体积分数分布,并绘制了汽蚀余量-扬程曲线和汽蚀余量-流量曲线。结果表明:汽蚀一般率先发生在离心泵动叶进口吸力面偏后位置,随着汽蚀的加深汽蚀发生区域沿动叶的流线方向发展,这与实验所拍摄的结果相符合。随着流量的增大,汽蚀发生的工况提前,即发生汽蚀时进口压力的值增大。3、分析了叶顶间隙和动静叶相互作用对离心泵汽蚀性能的影响。首先对不同叶顶间隙下离心泵的汽蚀进行分析,绘制了额定流量下不同叶顶间隙的NPSHH曲线,找到汽蚀临界点,结果表明,在一定范围内,随着叶顶间隙的增大,离心泵的扬程下降,并且越容易发生汽蚀。然后分析了动静叶相互作用对离心泵性能的影响,然后分析了动静叶不同相对位置时的气体体积分数分布以及叶片载荷的分布。结果表明,随着叶轮的转动,离心泵性能、压力场的分布、气体体积分布的分布都呈周期性变化,汽蚀发生的区域在动叶前段至1/5长度处。

关键词：半开式离心泵汽蚀实验高速摄像技术数值模拟叶顶间隙

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热能发生器制造材料的优选

成都工业学院学报 2019年第3期22卷 36-41页

作者：杨琪杨凯王刚曾云刘洪材刘诗凡吴春林成都工业学院智能制造学院成都611730 四川空分集团成都641400

为确定热能发生器的制造材料,采用实验和多物理场耦合的方法对热能发生器4种待选制造材料进行了综合分析。用汽蚀实验测定了4种材料的汽蚀速率,预估了热能发生器的制造成本。然后采用热流固耦合分析的方法,研究了4种材质的安全裕度。通... 详细信息

为确定热能发生器的制造材料,采用实验和多物理场耦合的方法对热能发生器4种待选制造材料进行了综合分析。用汽蚀实验测定了4种材料的汽蚀速率,预估了热能发生器的制造成本。然后采用热流固耦合分析的方法,研究了4种材质的安全裕度。通过两种方法的结合,优选出安全、经济的制造材料为:0Cr13不锈钢。

关键词：热能发生器汽蚀实验热流固耦合分析材料优选