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基于分叉理论的水下超空泡航行体运动特性研究

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舰船科学技术 2016年第12期38卷 20-25,34页

作者：吕一品熊天红易文俊南京理工大学瞬态物理国家重点实验室江苏南京210094

为保证水下超空泡航行体稳定地运动,分叉分析航行体的运动状态随空化数变化的规律,基于分叉理论,利用数值仿真、相轨图分析并验证航行体在不同空化数下的运动特性,最后通过二维分岔图确定航行体稳定运动条件和参数范围。研究结果表明:... 详细信息

为保证水下超空泡航行体稳定地运动,分叉分析航行体的运动状态随空化数变化的规律,基于分叉理论,利用数值仿真、相轨图分析并验证航行体在不同空化数下的运动特性,最后通过二维分岔图确定航行体稳定运动条件和参数范围。研究结果表明:超空泡航行体的运动具有非线性动力学特性,随着空化数的变化,系统的相轨迹出现极限环、混沌吸引子等现象;合理地调整控制律可以扩大航行体稳定运动的空化数范围,实现航行体的稳定运动。

关键词：超空泡航行体分叉理论空化数二维分岔图

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壳体开槽对诱导轮空化性能影响的数值分析

火箭推进 2024年第2期50卷 122-129页

作者：李炎栋赵强胡海峰项乐西安航天动力研究所航天液体动力全国重点实验室陕西西安710100

为了提高诱导轮的空化性能,建立了壳体开槽诱导轮模型,采用数值计算方法对比了基准结构诱导轮和壳体开槽诱导轮的空化流动特性,通过分析不同空化数下叶片吸力面压力分布、诱导轮内部空化区的分布状态及扬程系数的变化,揭示了壳体开槽提... 详细信息

为了提高诱导轮的空化性能,建立了壳体开槽诱导轮模型,采用数值计算方法对比了基准结构诱导轮和壳体开槽诱导轮的空化流动特性,通过分析不同空化数下叶片吸力面压力分布、诱导轮内部空化区的分布状态及扬程系数的变化,揭示了壳体开槽提高诱导轮空化性能的详细机理。结果表明:壳体开槽改变了叶尖泄漏流的发展方向,在叶尖附近形成大尺度涡流,减小了压力面和吸力面之间的压力梯度,改善了诱导轮内部的压力分布。壳体开槽诱导轮的初生空化数小于基准结构诱导轮,对空化的产生有抑制作用;随着空化数从0.37减小到0.086,空化区域不断扩大,扬程系数几乎保持不变。相同空化数下,壳体开槽诱导轮的扬程系数略低于基准结构,但空化区明显较小,对空化的发展有一定的抑制作用。随着空化数的进一步减小,当空化数达到某个值附近,扬程系数先略微上升后再陡降直至发生空化断裂,壳体开槽诱导轮的临界空化数更小;从空化初生至空化断裂,壳体开槽诱导轮较基准结构诱导轮空化性能均有所提升。

关键词：壳体开槽空化数扬程系数空化性能

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煤层气自激振荡增产工具空化试验

石油机械 2019年第9期47卷 111-117页

作者：韩军马勇郑杰程嘉瑞窦益华中石油煤层气有限责任公司北京市朝阳区100028 中石油煤层气有限责任公司工程技术研究院西安石油大学机械工程学院

为提高煤层气采收率,对煤层气自激振荡增产所用空化工具的内部结构进行了室内试验研究,得到了不同流量、孔径和进出口锥度下的节流压差,计算得出各结构及试验条件对应的空化数,进而反映各因素对空化效果的影响。研究结果表明:流量和孔... 详细信息

为提高煤层气采收率,对煤层气自激振荡增产所用空化工具的内部结构进行了室内试验研究,得到了不同流量、孔径和进出口锥度下的节流压差,计算得出各结构及试验条件对应的空化数,进而反映各因素对空化效果的影响。研究结果表明:流量和孔径是影响空化的主要因素,流量与压差成正比,孔径与压差成反比,为了更容易产生空化,应减小孔径,增大流量;流量较小时空化数增加速率大于流量较大时空化数增加速率,孔板直径越小,空化效果越好;流量较大时,孔板直径对空化效果影响不大;采用一次节流(上结构)入口锥度1∶1、出口锥度1∶0.5以及二次节流(下结构)入口锥度1∶0.5,此时空化效果达到最优。研究结果对于煤层气井的增产技术研究具有一定的指导意义。

关键词：煤层气空化工具流量孔径节流压差出入口锥度空化数

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高水头水泵水轮机空化特性分析

中国农村水利水电 2019年第6期 116-120,124页

作者：宁楠李萍西华大学能源与动力工程学院

为探究多工况下水泵水轮机空化特性,选取5个典型工况,采用Rayleigh-Plesset空化模型对水泵水轮机进行三维定常数值模拟。结果表明:在水轮机工况,伴随空化数减小,大、中流量下长叶片吸力面靠近下环根部的空化程度逐渐加重,沿下环线形成... 详细信息

为探究多工况下水泵水轮机空化特性,选取5个典型工况,采用Rayleigh-Plesset空化模型对水泵水轮机进行三维定常数值模拟。结果表明:在水轮机工况,伴随空化数减小,大、中流量下长叶片吸力面靠近下环根部的空化程度逐渐加重,沿下环线形成类似鱼尾拖拽区,而小流量空化区域则沿长叶片吸力面出口的中部向来流方向蔓延。在水泵高、低扬程工况,空化区域位于长叶片不同部位,空化严重时易引起叶片表面流体脱流及流道漩涡现象,导致扬程急剧下降。

关键词：水泵水轮机长短叶片转轮多工况空化数空化特性

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过渡流道对串联高速离心泵空化特性的影响

兰州理工大学学报 2024年第1期50卷 53-59页

作者：王晓晖张凯宋鑫侯常亮李柯剑兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050 兰州理工大学土木工程博士后科研流动站甘肃兰州730050 新乡航空工业(集团)有限公司河南新乡453000

为分析不同结构的过渡流道对串联高速离心泵空化特性的影响,以某型串联高速离心泵的第2级为研究对象,基于ANSYS Fluent中Zwart-Gerber-Belamri空化模型,采用RNG k-ε双方程湍流模型对同一工况下环形和螺旋形过渡流道在不同空化数下的增... 详细信息

为分析不同结构的过渡流道对串联高速离心泵空化特性的影响,以某型串联高速离心泵的第2级为研究对象,基于ANSYS Fluent中Zwart-Gerber-Belamri空化模型,采用RNG k-ε双方程湍流模型对同一工况下环形和螺旋形过渡流道在不同空化数下的增压值、叶片空化面积、流道内空泡体积进行了对比分析.结果表明:采用螺旋形过渡流道的次级离心泵在流量区间32000~64000 L/h增压值提升约8.5%,大流量工况(qV>52000 L/h)下效率提升3%~6%.次级叶轮发生完全空化时,相比环形过渡流道,螺旋形过渡流道次级叶轮叶片背面空化面积和流道内空泡体积均有所下降.由此可见,螺旋形过渡流道抑制了叶轮叶片空化气泡的产生,提升了次级叶轮的抗空化性能.

关键词：过渡流道数值模拟次级叶轮空化数空泡体积

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三峡工程泄洪深孔体型及水力特性的试验研究

长江科学院院报 1991年第A12期8卷 73-80页

作者：丁灼仪

本文对三峡工程泄洪深孔进行了5种体型有压短进水口的比较试验研究,通过泄流能力、压力分布以及空化特性等全面水力特性的比较,提出建议采用的体型。对明流泄槽亦进行了两种体型的比较试验研究,对其水力特性做出明确的评价。

关键词：三峡工程泄水深孔水力学空化数

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泄洪洞反弧段末端水力特性指标分布规律

南水北调与水利科技（中英文） 2020年第3期18卷 174-183页

作者：李广宁孙双科柳海涛郑铁刚郭子琪王岑中国水利水电科学研究院北京100038 河北农业大学河北保定071001 三峡大学湖北宜昌443002

龙抬头式泄洪洞在水利水电工程中应用十分普遍,但是由于反弧段流态复杂,其产生空蚀破坏的原因尚不明晰。对不同泄洪洞体型掺气前后的工况进行三维数值计算,对其水力特性指标的分布规律进行研究。结果表明:随着落差Δz增大,反弧段流速逐... 详细信息

龙抬头式泄洪洞在水利水电工程中应用十分普遍,但是由于反弧段流态复杂,其产生空蚀破坏的原因尚不明晰。对不同泄洪洞体型掺气前后的工况进行三维数值计算,对其水力特性指标的分布规律进行研究。结果表明:随着落差Δz增大,反弧段流速逐步增大,水流空化数逐步减小;反弧半径R的改变对反弧段水力参数的影响有限。掺气水流的反弧段水力学指标主要取决于Δz,而受反弧半径R的影响相对较小。当Δz减小时,反弧段末端的水力参数在掺气前后变化不大,反弧段末端下游30m(等于15倍的挑坎高度)处的掺气水流的流速明显降低,空化数明显增高,掺气水流的保护作用对空腔下游部分的水力参数影响更加明显。在反弧末端有二次流出现,两侧边墙附近存在对称涡,不仅对边墙附近的流速压力分布产生一定影响,也加剧了反弧段内的水力特性的复杂程度。

关键词：泄洪洞掺气反弧半径空化数二次流

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叶片进口边穿孔前后的离心泵不稳定空化特性

兰州理工大学学报 2019年第5期45卷 55-61页

作者：赵伟国潘绪伟卢维强咸丽霞兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050 兰州理工大学甘肃省流体机械及系统重点实验室甘肃兰州730050

为了研究叶片进口边穿孔后离心泵不稳定空化特性,以某低比转速离心泵为研究对象,基于SST k-ω湍流模型和Zwart空化模型,研究了叶片进口边穿孔前后叶轮内的流动特性及压力脉动特性.研究发现,对于低比转速离心泵,叶片穿孔后,低压区的分布... 详细信息

为了研究叶片进口边穿孔后离心泵不稳定空化特性,以某低比转速离心泵为研究对象,基于SST k-ω湍流模型和Zwart空化模型,研究了叶片进口边穿孔前后叶轮内的流动特性及压力脉动特性.研究发现,对于低比转速离心泵,叶片穿孔后,低压区的分布范围较原型泵的分布范围小,压力梯度变化较原型泵的快;在空化条件下穿孔叶片叶轮总的湍动能比原型叶轮的小;在一个旋转周期内所应的每个时间点上,穿孔叶片所产生的汽泡分布区域比原型叶轮小;穿孔叶片可以有效地减少由空化所产生的振动、噪声.

关键词：离心泵叶片进口边穿孔空化数空化

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水下高速射弹超空泡形态特性的数值模拟研究

舰船科学技术 2008年第4期30卷 117-121页

作者：易文俊熊天红刘怡昕南京理工大学弹道国防科技重点实验室江苏南京210094

基于均匀多相流假设,建立了水下射弹自然超空化流动的多相流CFD模型,分析了带圆锥和圆盘空化器头部2种高速射弹模型所产生的超空泡形态特性。仿真结果表明,圆盘头形空化器有利于射弹超空泡的形成;超空泡的相对直径与相对长度随空化数增... 详细信息

基于均匀多相流假设,建立了水下射弹自然超空化流动的多相流CFD模型,分析了带圆锥和圆盘空化器头部2种高速射弹模型所产生的超空泡形态特性。仿真结果表明,圆盘头形空化器有利于射弹超空泡的形成;超空泡的相对直径与相对长度随空化数增加而减小;空化数越小,超空泡的长细比越大,减阻效果也越好。最后,通过F luent软件的自定义函数模拟了带圆盘空化器头部射弹超空泡流发展过程,得到了射弹在水下高速航行过程中超空泡形态的变化特性,研究结果为进一步研究水下高速射弹空泡流水动力特性提供了理论参考。

关键词：射弹空化器空化数超空泡