一、EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF INCEPTION CAVITATION IN LIQUIDSOLID TWO PHASE TURBULENT FLOW（论文文献综述）
周嘉[1]（2021）在《超声辅助脉冲激光水下加工工艺研究》文中提出超声辅助水下脉冲激光加工技术是一种新兴的复合加工技术,该技术能有效减少材料加工表面的熔渣,提高金属材料和脆性材料的加工质量和加工效率。然而当超声波引入水下激光加工中,使加工过程中产生超声驱使流体流动、超声对空化气泡的影响、超声对材料熔池的影响、蒸发冲击、等离子体冲击等复杂的物理现象。本文在综述了超声辅助水下激光加工研究现状的基础上,对超声辅助水下脉冲激光加工中的机理进行深入分析,并对加工工艺参数的优化和选择进行研究。1.分析了超声辅助水下脉冲激光加工中多物理场的相互作用首次对超声辅助水下脉冲激光加工中的复合作用进行系统分析,主要包括:超声波对水的驱动作用,声流速度随着超声功率的增加而增加,随着水层厚度的增加而减小;理论计算了石英玻璃、水层、对激光束的干涉作用,得到了石英玻璃和水层对激光的总干涉作用很小。分析了等离子体的屏蔽效应和冲击作用,在本文中可以忽略等离子体屏蔽效应,然而等离子体产生的冲击压强对材料的刻蚀具有促进作用。根据考虑空化气泡的声流模型反推出了作用于加工区域的声压幅值大小,从而建立超声参数与空化气泡之间的联系。研究了超声振动速度对材料升温过程中熔池的影响,结果表明超声振动速度越小（即超声振动能量越小）对熔池影响越小,此外,研究了超声振动对不同脉宽激光加工中熔池的影响,结果表明在纳秒激光加工中超声振动对熔池影响很小。2.研究了超声辅助水下脉冲激光加工温度场和材料去除建立了超声辅助水下高频脉冲激光加工数值模型,并推导出数值模型中加工切槽深度、宽度与实验中切槽深度、宽度的数学关系。以单晶硅为试样,分析了加工过程中工件内部温度场分布和材料去除的变化,通过实验对所提出的数值模型进行验证,结果显示数值模型计算得到的结果与实验获得的结果误差为10%左右,因此,表明所提出的模型具有准确性、可行性和有效性。系统研究了超声功率、水层厚度和空泡干扰系数对材料加工过程中的温度场和材料去除的影响,结果表明,随着水层厚度的增加,材料加工表面处于高温的时间较短,从而材料去除率降低;超声功率对温度场的影响和材料去除影响较小;空泡干扰系数对材料内部的温度场和去除有较大的影响,随着空泡干扰系数的增加,材料内部的最大温度下降,甚至降到低于去除材料的温度。3.研究了超声辅助水下脉冲激光加工中材料内部微裂纹形成建立了热应力模型,以单晶硅为试样,分析了不同超声功率、不同水层厚度和空泡干扰系数对切槽底部微裂纹形成和扩展的影响,结果表明,不同超声功率获得的热应力基本一样;工件上的最大热应力随着水层厚度的增加而减少;空化气泡干扰系数增加,导致工件上的热应力降低。探讨了切槽深宽比与切槽底部微裂纹长度的关系,微裂纹长度与切槽深宽比变化趋势基本一致,说明切槽底部微裂纹形成符合弹性力学,因此,热应力模型假设为热弹性力学是可行的。分析了不同超声功率和不同水层厚度下等离子体冲击作用对于切槽底部微裂纹形成的影响,结果表明,等离子体对切槽底部裂纹形成的影响较小。此外,分析了不同超声功率和不同水层厚度下空化气泡脉动和溃灭冲击对切槽底部微裂纹形成的影响,结果表明,切槽底部裂纹长度随着超声功率的增加先减小后增加,随着水层厚度的增加先增加后减小。说明了空化气泡脉动和溃灭冲击是切槽底部微裂纹形成的主要原因。4.研究了超声辅助水下脉冲激光加工工艺参数的优化在前面章节分析的基础上,选取对加工效果影响较大且可控性较好的工艺参数进行实验,采用正交实验方法对加工中的工艺参数进行优化,并通过实验对最佳工艺参数组合进行了验证。此外,根据最佳工艺参数获得的切槽微观电镜图,验证了等离子体对切槽底部微裂纹形成的影响很小。根据不同实验条件中的空化气泡时间序列图,验证了空化气泡的干扰对加工效果影响较大。最后总结了不同工艺参数的工艺机理。
张凯[2]（2021）在《基于CFD的水泵水轮机两相流动模拟及优化改型》文中指出水力发电是我国能源中的一个重要组成部分,而抽水蓄能电站更是近几年重要的发展对象。因此抽水蓄能机组的安全稳定运行是我们研究的重点。本文利用CAD与CFD技术,对水泵水轮机进行三维设计,探索了含沙流作用下水泵水轮机的内部流动情况,深入地分析水泵水轮机在泥沙作用下的破坏性。研究结论对水泵水轮机性能的提高、发电机组安全稳定运行具有非常重要的意义。本文的主要研究内容有:（1）为了更真实的探究水泵水轮机内部流体表现形态,本文将使用频率最多的四组湍流模型（Standard k-?、RNG k-?、Standard k-?和SST k-?模型）进行仿真计算,选取水泵工况的0.5Q、0.75Q、1.0Q、1.25Q和1.5Q流量,重点对水泵水轮机在水泵工况下导叶开度为16mm的运行工况进行外特性分析。通过对水泵水轮机进行扬程、效率、轴功率等的计算,并与实测数据进行分析比较,对各湍流模型仿真结果的差异性进行了比较。结果表明:RNG k-?模型适合于所选水泵水轮机水泵工况下内部流场的模拟计算与性能评估。（2）探索标准水轮机工况及水泵工况下内部液固两相流动。在水轮机工况及水泵工况下,均采用RNG k-?模型含带的涡流计算模型进行仿真。由于网格是组装体,需要进行交界面设置,在Fluent交界面处理环节,采用匹配选项（matching option）,对其导叶开度为22mm的水泵水轮机在额定工况进行模拟;在水泵工况下,交界面设置和水轮机工况相同。试验结果表明,两种工况下固相颗粒的引入会导致机组产生负压,且易导致机组产生严重的磨损。（3）用三维设计软件Solidworks对水泵水轮机各部件建立实体模型,运用ICEM软件对蜗壳划分四面体网格,对尾水管划分结构化网格,使用Turbogrid对对称旋转结构进行网格划分。运用流线型原理及逆向流动思维对蜗壳及导叶部分进行改型优化处理,并与优化前的模型进行对比分析。数值模拟结果表明:优化后的蜗壳过流断面面积有所增大,鼻端区域更符合水流流线型运动;改型后的固定导叶具有更好的对称性,且速度能够轴对称等速流出;优化改型后的过流部件能提高了水泵水轮机的工作效率,减小了机组的振动。
倪聪[3]（2021）在《微流道换热器件激光选区熔化成型关键技术研究》文中研究说明微流道换热器具有体积小、换热效率高、结构紧凑等特点被大量应用于海上石油平台、氢燃料电池、舰船和航空航天等领域的热交换系统。目前微流道换热器热交换芯体部分多采用电化学腐蚀刻槽加扩散焊接工艺制造。该工艺存在加工效率低、污染环境和流道结构单一等问题。激光选区熔化（Selective Laser Melting,SLM）增材制造技术可以实现复杂结构内孔流道的快捷、高效制造,为微流道换热器件提供了一个崭新的制造方法。但与传统机械和电化学加工相比,SLM成型流道内孔表面粗糙度以及尺寸精度相对较差,影响了热交换介质流动性,甚至出现紊流和空洞效应,从而降低换热效率。此外,SLM成型过程中孔隙等缺陷将影响其承载能力。这些关键问题的存在严重制约了SLM技术在微流道换热器件制造领域的应用。针对上述科学问题,论文开展了SLM增材制造成型整体的宏观尺寸精度,表面粗糙度、SLM成型件微观组织与性能分析、微流道内孔成型精度调控以及磨粒流抛光研究,取得如下研究成果:（1）基于离散元方法（DEM）建立了SLM成型过程中介观尺度模型,采用流体体积法（VOF）与光线追踪法对SLM成型过程中熔池形态进行动态追踪。将仿真结果与单道成型实验对比分析,验证了模型的准确性。研究了激光功率、扫描速度及扫描间距对SLM成型表面质量的影响,获得优化工艺参数区间。基于模拟结果采用响应面优化法分析了工艺参数对X方向、Y方向尺寸误差以及上表面粗糙度的影响,并根据优化的结果进行验证。（2）激光选区熔化成型316L不锈钢的晶粒以柱状晶外延生长方式存在,晶粒内具有特殊亚结构,采用凝固理论和温度场分析亚微结构形成机理,研究发现,熔池边缘较大的温度梯度与较快的凝固速率是亚结构的主要成因。SLM成型过程中的孔隙分成两类,一类是不规则形状的冶金气孔,它是由能量输入不足与工艺方案不合理导致;另一类是球形气孔,它是由匙孔周期性闭合以及保护气体卷入熔池中来不及溢出导致,并采用数值模拟的方法分析气孔的形成机制。SLM成型试样的致密度与体能量密度相关联,体能量密度在100J/mm3～120J/mm3之间时,SLM成型试样的平均致密度大于99.73%。（3）SLM成型件的平均拉伸强度高于热轧板材,在拉伸变形过程中变形孪晶的产生使SLM成型316L不锈钢具有良好的塑性。气孔缺陷的存在使得SLM成型316L不锈钢的冲击强度弱于普通热轧板材。不同表面状态的SLM成型316L不锈钢试样件在3.5%Na Cl溶液中的腐蚀类型不同,未抛光试样的腐蚀类型主要为熔合线与球化金属球周围的点蚀,而抛光试样最先在孔隙内产生点蚀与局部腐蚀,然后向周边扩散。（4）为了提高微流道换热器件流道内孔SLM成型精度,首先研究倾斜角度对不同壁厚微流道内孔成型能力的影响,发现水平孔成型质量较差。根据流道水平孔成型特征,将其成型区域分为悬垂区和台阶区。研究水平孔顶部挂渣形成机理,在悬垂区采用降低能量输入的方法改善挂渣现象,分析激光功率、扫描速度、扫描间距对悬垂区成型的影响,得到优化结果。将SLM成型试样台阶区表面质量影响因素分为飞溅、粉末粘附和球化三大类,并分析其产生机理。依据台阶区的成型特征,采用数值模拟的方法研究线能量输入、扫描间距和底面状态对熔道表面质量的影响。根据内孔悬垂区和台阶区的仿真优化结果进行实体生成,发现水平孔的成型精度提高近一倍,顶部挂渣现象较少。（5）针对SLM成型流道内孔表面粗糙度相对较差的情况,研究了复杂结构内孔流道磨粒流抛光机理,采用磨粒流抛光技术对SLM成型流道进行抛光。首先采用Fluent软件中离散模型模拟不同入口条件下磨粒在流道内分布状态和壁面冲蚀状态,结果表明,冲蚀最严重的区域发生在流道入口截面变小以及拐弯处。由于磨粒流抛光过程中存在材料去除不一致的问题,采用声场耦合模型将超声激振与磨粒流抛光技术相结合,利用动网格技术模拟对流道壁面实现超声振动。分析结果表明施加流道壁面的超声激振可以引起压力波和空化效应,从而达到提高流道内部湍动能。通过实验发现随着抛光时间的增加,内孔壁面粗糙度逐渐降低,但流道内孔壁面存在欠抛和过抛现象,施加在SLM成型试样表面的超声激振可以实现一致的材料去除率,增加抛光质量,这与仿真结果相符合。
张威龙[4]（2020）在《喷孔内气穴生成及喷雾近场耦合特性数值研究》文中认为优化燃油的喷射和雾化质量是提高内燃机的燃油经济性和降低其排放的最有效途径之一。然而,由于内燃机较高的喷射压力和较小的喷嘴几何尺寸,内燃机喷嘴内流和燃油射流破碎耦合的机理尚不清晰。本文基于改进的欧拉混合多流体-准VOF模型研究内燃机喷嘴内流和近场喷雾耦合特性,从微观过程本质对其物理问题进行深入探究,分析和确定影响喷嘴内流与近场喷雾的各物理参数的作用机制。本文主要完成的工作如下:首先,基于开源程序OpenFOAM框架,本论文建立了空化子模型与欧拉混合多流体-准VOF模型的耦合模型。根据气泡的经典成核理论预测液体燃油内气泡数密度,结合气泡数密度和Rayleigh-Plesset气泡成长动力学方程,建立空化子模型。耦合建立的空化子模型与多流体模型,考虑相间的拖曳力、虚拟质量力和表面张力,同时采用界面压缩技术建立改进的欧拉混合多流体-准VOF模型,改进的欧拉混合多流体模型既能考虑相间质量和动量传递又能捕捉气液界面。通过对比模拟的空化结果和光学喷嘴的实验拍摄图像,证明了改进的欧拉混合多流体-准VOF模型能够精确地预测喷嘴内空化现象。在此基础上,采用改进的混合多流体模型对ECN提供的空化型喷雾C喷嘴进行喷嘴内流和近场喷雾的整体研究。研究发现,在发展空穴中喷嘴内燃油抛物线型的速度分布会导致在空穴区域末端产生脱离壁面的燃油蒸气尾流;在近场喷雾区液体燃油和空气存在较大的速度差,导致气液相间产生很强的拖曳力,特别是在蘑菇形射流头部;近场射流破碎主要分为两个区域:拖曳力导致的蘑菇头破碎区和以空化、湍流、拖曳力三者共同主导的主喷雾区;增加背压会抑制空化形成,但能提高流量系数,增加射流破碎角。其次,应用自主开发的改进的混合多流体-准VOF模型和大涡模拟方法研究了高压内燃机喷嘴内残余气泡对喷嘴内流和喷雾近场的影响。首先根据文献中实验结果验证模型的有效性,结果表明,改进的混合多流体模型预测的主喷雾区瞬态破碎过程与实验高速相机成像结果吻合较好。研究发现,湍流扰动、气液界面处较大的速度梯度以及燃油与空气间的速度差导致了 KH不稳定性;气液密度梯度以及压力梯度会促使RT不稳定性在受扰动的气液界面处形成;残余气泡可以直接增强一次破碎和湍流扰动,特别是在蘑菇形射流头部区域,较大的且距离喷孔入口较近的残余气泡对一次破碎的促进作用更强。再次,基于改进的混合多流体-准VOF模型研究了喷嘴几何形状和高频波动的喷射压力对喷嘴内流和射流破碎的影响。首先对比在恒定喷射压力和100 kHz的正弦规律变化的喷射压力下ECN提供的几何相似的空化型喷雾C喷嘴和非空化型喷雾D喷嘴的喷嘴内流和近场喷雾特征。然后以非空化型喷雾D喷嘴为原型,保持喷孔的进口和出口直径不变,而在距离喷孔入口为喷孔长度的1/4、1/2和3/4处将喷孔直径分别改为160μm,获得三种不同缩放程度的缩放喷嘴,研究喷嘴几何对喷嘴内流和近场喷雾的影响。研究发现,超空化能大幅增强喷嘴内流和射流表面的湍流强度,空化型喷雾C喷嘴的近场喷雾分为两个阶段:超空化形成前的缓慢破碎阶段和超空化形成后的快速剧烈破碎阶段,而非空化型喷雾D喷嘴的射流破碎发展较为缓慢;由于不稳定的空化现象,波动的喷射压力对喷雾C喷嘴射流破碎的影响要大于喷雾D喷嘴射流破碎的影响;缩放喷嘴对射流破碎有促进作用,缩放程度越大对射流的破碎影响越大。最后,构建了可压缩双流体-准VOF模型,模型考虑了表面张力的作用。在工质物性方面,根据实验数据建立以温度和压力为变量的燃油密度状态方程,采用PR状态方程和Sutherland方程分别计算空气的密度和粘度。在湍流涡结构捕捉方面,在可压缩大涡模拟的湍动能方程里添加相间的湍流扰动源项来考虑相间的扰动传递。通过比较不同喷射条件下的质量流量、流量系数、喷雾动量通量和有效射流速度,结果表明数值模拟结果与实验测量值吻合较好。在研究锥形喷嘴射流破碎时发现,射流分为完整液柱区和射流破碎区,完整液柱区的扰动沿着距离喷嘴出口的轴向长度增长,受喷射时间的影响较小,射流破碎区的扰动则随着喷射时间变长而剧烈增长,是射流发生破碎的主要因素;表面张力具有抑制液滴雾化和促进燃油液柱与液带破碎的双重作用;气液界面处较大的速度梯度会引起比较明显的粘性热,环境温度升高会降低空气密度,导致气液相间作用力减弱,射流液核变长。
刘昭良[5]（2020）在《搅拌器叶片的流场模拟及参数改进研究》文中指出搅拌器是一种常用的过程设备,日常科研、生产中都对搅拌效率提出了一定的要求,针对这一需求,本文对提高搅拌器的效率进行了参数方面的研究。搅拌器叶轮的径向扩散能力和轴向推流能力直接影响搅拌效率的高低,提高搅拌器的搅拌效率最直接的办法就是提高其径向扩散能力和轴向推流能力。研究搅拌器的叶片结构、分析搅拌器的流场特性,改进搅拌器叶轮参数,对提高搅拌器的搅拌效率具有重要意义。本文的主要研究内容如下:（1）采用多重参考系法处理旋转的叶片与静止的搅拌槽之间的相互作用,并从螺旋升力线理论、螺旋升力面理论、奇点系的诱导速度、离散化及环量理论等方面对叶片系统的理论进行了计算与分析。（2）使用类冒泡排序法的对比方式,对叶片开孔、中心轴开孔、叶片旋角、叶片转速、副叶片等不同参数情况下的外流场模拟对比,分析其流场流速特性、径向扩散能力、轴向推流能力等对搅拌器搅拌效率的影响程度。由数值模拟的结果可知,在所模拟的影响因素中,叶片以六叶片无孔、无副叶片、旋角40度、转速为400r/min时,为最佳参数。（3）为提高叶片的结构强度,在搅拌器最佳参数的基础上,对搅拌器结构进行屈曲分析,得到结构强度薄弱部位,通过将叶片与中心轴的结合部连接方式由半接触改为全接触,使其位移量、受力情况改善60%以上。（4）选定模拟分析出的最佳参数模型、流速测量仪、扭矩传感器、实验用搅拌器等为试验装置,以亚硝酸钠溶液与对氨基苯磺酸为实验材料,对推流力、流速等模拟数据进行试验验证,结果表明:试验所得推流力数据与模拟数据误差在5%以内。流速数据与模拟数据有较好的吻合。综合来看,验证了数值模拟的准确性。
刘钢[6]（2020）在《射流喷嘴内液体空化初生瞬态影响因素研究》文中认为自激振荡脉冲水射流（SEOPW）比连续射流和外激脉冲射流相比有许多优点,水射流技术在大型设备的清洗领域有广泛的应用。根据大型储存设备的清洗特点和要求提出低压自激脉冲空化射流清洗方法。查阅射流和脉冲空化射流的特点与国内外研究现状,了解低压自激脉冲空化射流的研究价值和广阔的应用前景,总结低压自激脉冲空化射流研究存在的问题。对喷嘴的几何形状与水射流的脉冲及空化效果之间的关系还缺乏认识,需要对喷嘴内部流场进行全面和准确的研究。为了更好地利用SEOPW技术,同时也为了达到最佳清洗效果。在前人研究的基础上对喷嘴在不同流量下的工作状态进行实验研究和数值模拟研究,对喷嘴不同的腔室长度对脉动压力的影响以及通过实验并对涡的分布进行研究;还对不同腔室半高度、不同腔室前倾角度,不同喷嘴出口管直径等方面对清洗效果的影响进行研究。从空化形态,压力脉冲次数和速度脉动幅值以及冲蚀效果以及流场中的压强分布等方面分析。对自激脉冲空化射流喷嘴在未发生空化前和空化发生后都进行了流场数值模拟,充分来了解空化发生时的状态和腔室内流场的特点。自行设计自激振荡空化射流实验流程并搭建实验装置,通过实验的研究结果发现了当流量是影响因素时,喷嘴内不发生空化冲洗效果远低于在腔室内发生空化现象时的冲洗效果;当流量增加至大于2.7 m3/h时,腔内开始出现空化,合理预测空化泡的产生位置和空化状态;在流量Q=7.2 m3/h时,速度脉动幅值约为17.25 m,压力脉动1s中产生的次数达到86次,居于最高;在冲蚀效果实验中,流量对冲蚀圆的外径影响很小,冲蚀率随着流量的增加先增大,在Q=7.2 m3/h达到峰值,随后呈现略微下降趋势;不同长度的腔室对自激振荡脉冲效果不同,当腔室长度=6cm时,4s内峰值个数为590,居于最多,压力振动幅值也最激烈,同时可以明显看出由剪切层隆起的小涡的产生、生长、运动和坍缩的各个阶段状态;而当腔室长度过长时,流动混合足够均匀,减弱了振荡脉冲特性。利用数值模拟,优选出腔室长度最佳为6cm;优选出最佳腔室半高度为50mm,此时1s内速度峰值的个数为123个,压力脉动次数为123次,居于最大峰值数,优选出最佳下游喷嘴出口管径为16 mm,此时1s内速度峰值的个数为126个,1s内压力脉动次数为85次,优选出最佳腔室前倾角度为54°,此时1s内速度峰值的个数为96个,压力脉动次数为85次。综合以上结果,得到了产生合理的最佳的空化脉冲效果的参数组合。
俞轲鑫[7]（2020）在《基于节流孔板的阻塞流气蚀现象研究》文中进行了进一步梳理调节阀（控制阀）作为工艺自动控制系统的三大部件之一,广泛用于发电站、石油炼化、化工等连续流程工业行业。在调节阀工作过程中,当阀前后压差增大到一定程度,流量系数呈现非线性变化,进而达到极限流量,进入阻塞流状态。同时,管道空化气蚀、噪声、振动显着加剧,对阀内件将造成严重冲击和侵蚀磨损。本文以节流件代替固定开度调节阀,通过台架实验、理论推导、CFD流体仿真等技术路线,研究流体通过节流件时阻塞流发生、发展、变化的过程,从基本机理上研究气蚀产生变化的条件,为调节阀气蚀检测与评估、调节阀抗气蚀结构设计等调节阀行业最关键的技术难题提供基础研究支撑。主要工作包括以下三个方面:1).设计建设气蚀实验方案。针对实验室环境下难以达到气蚀所需的高温高压工况这一难题,设计建设了实验台架。实验台架可以供给较高的可调阀前压力、可调介质温度、可调阀后压力,建立气蚀等阻塞流发生的条件环境。同时设计了四种不同规格的节流阀板以代替或模拟固定开度调节阀,并采用不锈钢试验管段与透明石英玻璃管段的设计以达到实验传感采样与图像确认研究的目的。最后设计了综合多种传感器检测与信号处理的气蚀阻塞流试验与数据采集处理系统,兼具控制、数据采集、数据处理功能等软硬件。2).针对节流孔板展开实验研究,发现了阻塞流发生时流量曲线具有“阶梯性”与“局限性”的特征。同时发现不同节流孔板所具有的不同阻塞流特性曲线,厚孔板呈现两段式:阻塞流发生前的线性段与阻塞流发生后的“平台期”,薄孔板则在阻塞流发生临界点具有明显的非线性过度部分,具体表现为三段式。并通过理论流量特性分析,建立合理的坐标系,在压力恢复系数、流量系数、流量特性等概念基础上,论证了实验中所得出的局限性与阶梯型的特征,提出了“斜梯三角形流量曲线”。3).最后基于CFD仿真技术给出了相应实验工况下流体通过节流件时的压力与气体体积数据,研究了阻塞流状态的变化。利用透明石英玻璃试验管段进行气蚀图像确认,对高速微距摄影所得图像进行处理分析。明确了阻塞流发展过程中的三个阶段与空化闪蒸的关系。
刘刚[8]（2020）在《基于水气两相流理论的高坝泄洪雾化计算研究》文中研究表明泄洪雾化是水利工程高速泄洪时出现的一种水气弥散现象,伴随泄洪雾化产生的强风和强降雨会对水电站正常运行、边坡稳定、交通安全等造成较大危害。我国的高坝枢纽工程往往具有高水头、大流量、窄河谷、高边坡等特征,许多指标位居世界前列,泄洪伴生的雾化问题尤其突出,使得泄洪雾化安全防护的难度大为增加。对泄洪雾化展开研究,构建复杂泄洪环境下的精准预测模型、定量分析各因素对泄洪雾化的影响、探究泄洪过程中水气的运移规律,对推动我国高坝枢纽泄洪雾化研究从经验走向科学,保障重大水利水电工程建设及长期安全高效运行具有十分重要的工程现实需求及科学理论价值。相较于原型观测、物理模型试验、理论分析计算等方法,数值模拟方法具有经济高效、不受模型相似率限制、对原型观测数据依赖度低等优势。本文基于水气两相流理论,采用数值模拟方法围绕泄洪雾化的数学描述、参数界定、数值求解以及水气运移规律展开。基于水气两相流理论,发展了描述泄洪雾化过程中水气运动的数学模型,研究了泄洪雾化数学模型的数值求解方法及技术,并编写了相应的有限元计算程序,根据数值模拟的需要,提出了考虑掺混程度影响的水气两相混合流体动力粘滞性模型,利用水布垭电站泄洪雾化原型观测数据对数学模型进行了验证,并定量分析了河谷宽度、初始下泄流速以及下游水深等因素对泄洪雾化的影响。主要研究内容如下:1)基于水气两相流理论,发展了描述泄洪雾化过程中水气运动的数学模型。该模型由水气两相流体总的的质量、动量守恒方程,气的动量守恒方程,水的质量守恒方程以及雾雨转化公式组成,能够对不同消能型式下的泄洪雾化过程进行描述。通过混合流体的质量守恒方程可导出流体压力求解方程,实现了压力的直接求解,提高了数值求解过程中的稳定性及收敛性。描述气体运动的动量守恒方程包含了水气相间作用力的影响,能够对水、气运动的差异性进行较为完备的描述。通过水的质量守恒方程导出浓度传输方程,结合雾雨转化公式能够实现泄洪雾化降雨强度的预测。2)采用有限单元法,研究了泄洪雾化数学模型的求解方法及求解技术,发展了大型高度非线性偏微分方程组的数值求解方法,提高了数值求解泄洪雾化过程中的数值稳定性及收敛性,实现了泄洪雾化过程的数值模拟。在泄洪雾化数值求解中,采用有限单元法对泄洪雾化数学模型中的偏微分方程组进行空间离散,利用大涡模拟方法（LES）对泄洪雾化中的湍流进行处理,寻求合适的压力-速度耦合求解策略以保证数值求解的稳定性及收敛性,避免了传统商业软件因求解难题而进行的简化,进而编写了三维有限元计算程序并对程序正确性及有效性进行了考证。3)开展了水气两相混合流体动力粘滞性试验测试研究,发展了一种适用于水气混合流体的动力粘滞性测试方法,测试了不同掺气量及掺混程度下的水气混合流体动力粘滞性,进而推导了包含掺气量及掺混程度的水气混合流体动力粘滞系数模型。采用物理试验与数值模拟相结合的手段,通过试验测试物体在混合流体中运动时所受的粘滞力,结合数值模拟得到物体在不同粘滞性流体中所受的粘滞力,建立试验测试与数值模拟间的相关关系,进而实现水气混合流体动力粘滞系数的测试。推导了考虑掺气量及掺混程度的水气混合流体动力粘滞系数模型并分析了掺气量及掺混程度对水气混合流体动力粘滞性的影响:当掺混程度较大时,水气两相混合流体的动力粘滞系数随掺气量的增加呈先增加后减小的变化趋势,当掺混程度较小时,水气两相混合流体的动力粘滞系数随掺气量的增加呈线性减小的变化趋势。水气两相混合流体动力粘滞性相关的研究为数值模拟泄洪雾化提供了参数支撑。4)采用本文的泄洪雾化数学模型,成功实现了水布垭电站泄洪雾化的三维仿真计算模拟,结合水布垭电站泄洪雾化监测资料,对模型计算结果的正确性及有效性进行了验证,在此基础上,研究了泄流量及闸门组合方式对电站泄洪雾化的影响。通过与水布垭电站泄洪雾化原型监测数据的对比分析表明,数值模拟方法对泄洪雾化过程中的风速及降雨强度具有较好的预测能力,其中,风速的预测偏差在±15%以内,降雨强度的预测偏差在±20%以内。水布垭电站泄洪雾化过程中的风速及降雨强度均随着泄流量的增加而不断增大,但在变化趋势上又有所不同:泄流量较小时,两者均随泄流量增大呈线性增加关系,而泄流量增大到一定值后,最大雾化风速的增速逐渐放缓,最大雨强却随泄流量增大呈指数增加趋势。5)通过对水布垭电站泄洪雾化进行仿真模拟,研究了泄洪雾化过程中的水气运移规律。结果表明,泄洪过程中水气运动受地形约束较为明显,从近地表水气运动来看,水气在局部受阻挡区域易形成“回流”现象,并沿障碍物爬升;远离地表以后,不同高程平面内的水气既有向上也有向下运动的区域,呈现一定程度的跃动现象;当高程达到一定高度后,水气运动方向均向下,表明水雾不会上升至这一高程。根据水、气运动过程中的压力分布及水气运动方向,可将泄洪雾化分为三个区域,即:水气掺混区、水雾生成区和水雾扩散区。在水气掺混区,水体中的压力小于外界气压,大气中的空气通过掺气设施、水体表面不断掺进水体,形成水气掺混流体;当掺气水流落入下游河道时,水体内压力迅速增加,水中气泡大量逸出,气泡破裂产生许多微小雾滴,形成水雾;在水雾扩散区,水体中逸出的气体不断向高空及下游河道方向运动,并“裹挟”雾滴运动,从而形成常见的雾化现象。6)针对溢洪道挑流消能方式,计算研究了河谷宽度、初始下泄流速以及下游水深等因素对雾化风速、降雨强度时空分布的影响。结果表明,河谷宽度对雾化风速的影响较为显着,河谷越窄,水雾沿河道传播的距离越远,近坝区的雾化强度越大;本研究中,当河谷宽度增加五倍时,泄洪稳定时近坝区的雾化风速降幅可达到一半以上。初始下泄流速对雾化风及雾化降雨的影响各不相同,当初始下泄流速大于5 m/s以后,初始下泄流速的增加并不会引起近坝区雾化风速的显着增大,而是受雾化风影响的范围显着增大;近坝区雾化降雨强度则随着初始下泄流速的增加而不断增加,基本呈指数增加趋势。下游水深的增加对减小泄洪雾化风速是有利的,在本研究中,下游水深每增加1 m,泄洪稳定时的雾化风速则减小0.2 m/s左右;下游水深对水舌落点处河道底板所受的压力影响较大,水深越深,泄洪达到稳定时引起的河道底板压力增量越小,当下游水深深度合适时,泄洪引起的河道底板压力增量为零。
巩杨[9]（2020）在《微泡对碳化法制白炭黑过程影响研究》文中指出水合二氧化硅是无定形的白色粉末状硅酸及硅酸盐产品的总称。常用于补强过程中代替传统炭黑,因此又名白炭黑,包括气相白炭黑和沉淀白炭黑两种。因其良好的化学稳定性、触变性、补强性以及增稠性被广泛应用于橡胶、轮胎、涂料、牙膏、造纸等众多工业领域。沉淀法制白炭黑是国内生产白炭黑的主要方法,产品主要应用于硅橡胶和橡胶制品。其中碳化法制备沉淀白炭黑可以充分利用石灰窑气等含碳烟气,降低白炭黑生产成本,是CO2资源化利用的重要途径。碳化法制白炭黑过程是复杂的三相反应过程,受到多种影响因素的影响,如反应温度、浓度、陈化等。此外CO2的气液传质过程是限制碳化反应速度的重要因素,并会进一步影响白炭黑产品的比表面积、吸油值等性质,改善气液传质过程是提高碳化反应速度、得到高质量白炭黑产品的关键。为此本文提出了一种微泡碳化制备白炭黑的方法,并与传统鼓泡方法进行对比,通过实验和计算分析方法初步研究了微泡对碳化传质过程及产品白炭黑质量的影响。本文分别在微泡/鼓泡实验装置上进行碳化法制备白炭黑实验,通过对比产物白炭黑的比表面积、吸油值和粒径,探究反应温度、浓度、陈化温度和气泡条件对产物质量的影响;并通过对碳化过程的酸度变化情况进行计算分析,探究微泡对传质的优化情况。产物白炭黑经烘干、研磨后制样,采用扫描电镜和X射线衍射方法确定产物基本形貌和性质;分别通过氮气物理吸附、手工法和激光衍射法测产物白炭黑的比表面积、吸油值和粒径。实验和分析结果表明,鼓泡条件下随温度升高,白炭黑比表面积下降,吸油值升高,粒径减小;随反应液浓度升高,白炭黑比表面积下降,吸油值小幅下降,粒径变化不大;随陈化温度升高,比表面积下降,吸油值升高而粒径减小。微泡白炭黑质量随温度和陈化温度的变化趋势与鼓泡条件相同,且微泡白炭黑的粒径较大;微泡对白炭黑质量的影响随反应液浓度的变化与鼓泡条件不同,溶液总体浓度较高时（≥0.5M）,随浓度升高,微泡的引入使比表面积增大,吸油值先减小后增大。对低浓度常温鼓泡条件下的碳化过程进行拟一级和二级反应计算,二级反应计算结果与理论值更为吻合,由此判断该过程为二级反应过程。微泡的引入（气泡平均直径约50μm）可将碳化过程的CO2利用率及容积传质系数提高2～4倍,同时液相传质系数下降,说明微泡强化传质过程主要是通过显着提高比表面积来实现的。
张娟[10]（2020）在《膨胀比对高压磨料气体射流破煤影响规律研究》文中进行了进一步梳理磨料气体射流加工是一种经济有效的技术,目前广泛应用于材料表面处理、钻孔和开槽等领域。同时磨料气体射流作为一种“气力化”措施,可以通过高速气体加速磨料,具有良好的冲蚀性能,而且可以避免“水力”措施引起的井眼塌陷和瓦斯解吸等问题,在煤矿开采方面具有广阔的应用前景。其中磨料的冲击动能是影响磨料气体射流破煤的关键因素,磨料的冲击动能是通过气体射流的流场结构和磨料的特性来确定的,而磨料在喷嘴和自由流场中的运动是通过气体射流的流场结构来确定的,因此需要确定能够充分加速磨料的流场结构,但目前尚无相关系统研究。为此本文明确了膨胀比是影响流场结构和高压磨料气体射流破煤规律的重要因素,开展了以下研究:研究了膨胀比对气体射流流场的影响,为喷嘴的设计提供了依据。设计了不同压力下不同膨胀比的Laval喷嘴。利用Fluent数值模拟软件对这些喷嘴的流场结构和磨料加速进行了研究。通过高速摄影纹影实验对不同膨胀比气体射流流场结构进行拍摄,通过I-Scan测量了气体射流的动压,并与数值模拟结果进行了比较,验证了气体射流的流场结构。此外,还进行了冲蚀实验和破煤实验,确定了最优膨胀比喷嘴,进一步验证了数值模拟中磨粒加速的结果。本文的具体研究成果如下:（1）明确了膨胀比是影响喷嘴结构设计的主要因素,提出了针对喷嘴膨胀比n值进行磨料气体射流的Laval喷嘴设计方法,设计了10MPa、15MPa压力下不同膨胀比的Laval喷嘴。（2）气体射流数值模拟结果表明:低度欠膨胀状态的喷嘴可以产生更好的流场结构,在射流的流场结构中,其膨胀波和压缩波的交替较弱,等速核较长。同时膨胀比n值越接近于1,流场结构越好。高速摄影纹影实验方法可以较好的拍摄到不同膨胀比条件下的气体流场形态,与数值模拟结果一一对应。I-Scan实验结果表明,当喷嘴处于完全膨胀和低度欠膨胀状态时,动压值变化范围较小,增加了气体射流的冲击面积。随着膨胀比的增加,动态压力分布越来越分散,且随着靶距的增加,振荡越来越明显。（3）流场结构的改善对磨料的加速有较大的促进作用。当压力为10MPa时,相比于其他膨胀比n条件下磨料的加速情况,n=1.12时的磨料在靶距为80mm处可加速至最大值273m/s,是磨料加速最优膨胀比,同时在15MPa条件下也得到了同样的结论。因此,n=1.12的低度欠膨胀喷嘴最有利于磨料加速和煤体冲蚀,如在10MPa,n=1.12处,产生最大冲蚀体积46.08ml和最大冲蚀深度5.83cm,相较于n=0.6和n=5条件下,冲蚀体积分别增加了86%和82%,冲蚀深度分别增加了56%和55%。
二、EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF INCEPTION CAVITATION IN LIQUIDSOLID TWO PHASE TURBULENT FLOW（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、EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF INCEPTION CAVITATION IN LIQUIDSOLID TWO PHASE TURBULENT FLOW（论文提纲范文）
（1）超声辅助脉冲激光水下加工工艺研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 论文研究背景和意义 |
| §1.2 激光加工研究现状 |
| §1.3 水辅助激光加工研究现状 |
| §1.3.1 水下激光加工 |
| §1.3.2 水射流激光加工 |
| §1.3.3 水导激光加工 |
| §1.4 超声辅助激光加工研究现状 |
| §1.4.1 超声辅助激光空气中加工 |
| §1.4.2 超声辅助激光水环境中加工 |
| §1.5 存在的问题 |
| §1.6 本文主要研究内容和组织结构 |
| §1.6.1 主要研究内容 |
| §1.6.2 本文的组织结构 |
| 第二章 超声辅助水下脉冲激光加工多物理场作用研究 |
| §2.1 引言 |
| §2.2 激光与工件的相互作用 |
| §2.3 超声波对水的驱动作用 |
| §2.4 水对材料的冷却作用 |
| §2.5 石英玻璃和水层对激光束的干涉作用 |
| §2.5.1 水层对激光反射和吸收 |
| §2.5.2 石英玻璃和水层对激光折射 |
| §2.6 等离体屏蔽效应与冲击作用 |
| §2.6.1 等离子体产生 |
| §2.6.2 等离子体屏蔽效应 |
| §2.6.3 等离子体冲击作用 |
| §2.7 空化气泡对激光束的干涉与冲击作用 |
| §2.7.1 空化气泡对激光束的干涉作用 |
| §2.7.2 空化气泡对工件材料的冲击作用 |
| §2.8 超声振动对熔池的影响作用 |
| §2.8.1 固/液相变界面追踪 |
| §2.8.2 液/气相变界面追踪 |
| §2.8.3 作用力及热源模型 |
| §2.8.4 计算模型及边界条件 |
| §2.8.5 计算结果分析 |
| §2.9 本章小结 |
| 第三章 超声辅助水下脉冲激光加工温度场与材料去除研究 |
| §3.1 引言 |
| §3.2 温度场与去除模型建立 |
| §3.2.1 高频率脉冲激光加工示意图 |
| §3.2.2 控制方程 |
| §3.2.3 初始条件和边界条件 |
| §3.2.4 材料的物理性质 |
| §3.2.5 网格剖分 |
| §3.2.6 方程求解 |
| §3.3 实验设计 |
| §3.3.1 实验设备及材料 |
| §3.3.2 实验方案 |
| §3.4 结果与讨论 |
| §3.4.1 材料内部温度场及去除演变分析 |
| §3.4.2 仿真结果验证 |
| §3.4.3 超声功率对材料内部温度场和材料去除分析 |
| §3.4.4 水层厚度对材料内部温度场和材料去除分析 |
| §3.4.5 空化气泡干扰系数对材料内部温度场和材料去除分析 |
| §3.5 本章小结 |
| 第四章 超声辅助水下脉冲激光加工微裂纹研究 |
| §4.1 引言 |
| §4.2 实验系统 |
| §4.3 模型建立 |
| §4.3.1 温度场求解 |
| §4.3.2 热应力求解 |
| §4.4 结果与讨论 |
| §4.4.1 超声功率对裂纹形成的影响分析 |
| §4.4.2 水层厚度对裂纹形成的影响分析 |
| §4.4.3 空化气泡干扰系数对裂纹形成的影响分析 |
| §4.5 本章小结 |
| 第五章 超声辅助水下脉冲激光加工工艺参数优化研究 |
| §5.1 引言 |
| §5.2 正交设计实验制备及实验方法 |
| §5.3 结果与讨论 |
| §5.3.1 实验结果的极差分析 |
| §5.3.2 实验结果的方差分析 |
| §5.3.3 加工的最优方案 |
| §5.4 最佳工艺参数实验验证 |
| §5.4.1 每种指标对应的最优工艺参数实验验证 |
| §5.4.2 四种指标综合权衡的最优工艺参数实验验证 |
| §5.4.3 空化气泡影响重要性验证 |
| §5.5 超声辅助水下脉冲激光加工机理分析 |
| §5.6 本章小结 |
| 第六章 总结及展望 |
| §6.1 总结 |
| §6.2 创新点 |
| §6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 博士研究生阶段主要研究成果 |
（2）基于CFD的水泵水轮机两相流动模拟及优化改型（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与课题意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 引水机构研究现状 |
| 1.2.2 湍流模型的研究现状 |
| 1.2.3 液固两相流国内外研究现状 |
| 1.3 论文主要研究内容 |
| 1.4 本章小结 |
| 第2章 水泵水轮机数值模拟方法 |
| 2.1 计算流体动力学简介 |
| 2.2 流体控制方程及湍流模型 |
| 2.2.1 流体控制方程 |
| 2.2.2 离散方程求解 |
| 2.2.3 几种常见的湍流理论模型 |
| 2.3 固液两相流数学模型 |
| 2.3.1 DPM模型简介及两相的流动控制方程 |
| 2.3.2 磨损模型机理 |
| 2.4 水泵水轮机网格划分 |
| 2.4.1 网格划分简介 |
| 2.4.2 网格划分过程 |
| 2.4.3 各部件网格划分 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 湍流模型的适用性分析 |
| 3.1 网格无关性验证 |
| 3.2 水泵水轮机各参数计算方法 |
| 3.3 水泵工况下的试验数据 |
| 3.4 不同湍流模型的数值模拟 |
| 3.4.1 边界条件设置 |
| 3.4.2 不同湍流模型数值分析 |
| 3.5 不同湍流模型流场分析 |
| 3.5.1 蜗壳内部流场对比 |
| 3.5.2 转轮内部流场对比 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 水泵水轮机液固两相流动分析 |
| 4.1 计算方案的选取 |
| 4.2 边界条件设定 |
| 4.3 水泵水轮机工况分析 |
| 4.3.1 固相对水泵水轮机效率的影响分析 |
| 4.3.2 水轮机工况分析 |
| 4.3.2.1 蜗壳动力特性及磨损分析 |
| 4.3.2.2 导叶磨损及内部流态分析 |
| 4.3.2.3 转轮动力特性分析及磨损情况 |
| 4.3.2.4 尾水管压力分布及磨损分析 |
| 4.3.3 水泵工况分析 |
| 4.3.3.1 蜗壳压力分布及流态分析 |
| 4.3.3.2 导叶内部流态及固相颗粒分布 |
| 4.3.3.3 转轮叶片磨损及动力特性分析 |
| 4.3.3.4 尾水管压力及磨损分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 水泵水轮机部件优化改型设计 |
| 5.1 水泵水轮机模型基本参数 |
| 5.2 蜗壳优化改型设计 |
| 5.2.1 设计流程 |
| 5.2.2 蜗壳设计理论 |
| 5.2.3 水流逆向流动优化及流线原理 |
| 5.2.4 导叶三维设计 |
| 5.3 转轮三维设计 |
| 5.4 尾水管三维设计 |
| 5.5 结构优化对比分析 |
| 5.5.1 水泵工况下速度及流体流动比较 |
| 5.5.2 水轮机工况性能分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（3）微流道换热器件激光选区熔化成型关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的和意义 |
| 1.2 激光选区熔化技术概述 |
| 1.3 激光选区熔化成型微流道换热器件研究现状 |
| 1.3.1 成型精度调控研究 |
| 1.3.2 表面粗糙度调控研究 |
| 1.3.3 成型缺陷调控研究 |
| 1.3.4 流道内孔后处理工艺研究 |
| 1.4 课题来源及主要研究内容 |
| 1.4.1 课题来源 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 第2章 实验设备、材料和测试分析方法 |
| 2.1 实验设备与材料 |
| 2.1.1 实验设备 |
| 2.1.2 实验材料 |
| 2.2 测试分析方法 |
| 2.2.1 表面粗糙度检测 |
| 2.2.2 致密度检测 |
| 2.2.3 金相试样的制备及观察 |
| 2.2.4 扫描电镜(SEM)观察与分析 |
| 2.2.5 力学性能测试 |
| 2.2.6 耐腐蚀性能测试 |
| 2.2.7 SLM成型内孔表面磨粒流抛光试验方法 |
| 2.3 激光选区熔化数值模拟方法 |
| 2.3.1 粉床建立 |
| 2.3.2 激光热源模型选择 |
| 2.3.3 光线追踪 |
| 2.3.4 流体体积法(VOF) |
| 2.3.5 熔池内的传热及流动 |
| 2.3.6 初始化条件与边界条件 |
| 2.3.7 蒸发反作用力 |
| 2.3.8 材料参数 |
| 第3章 SLM增材制造成型有限元分析与宏观形貌调控 |
| 3.1 熔道成型与有限元仿真分析模拟 |
| 3.1.1 单熔道成型原理 |
| 3.1.2 单熔道成型过程仿真与验证 |
| 3.2 工艺参数对熔道成型的影响 |
| 3.2.1 线能量对单层单道成型的影响 |
| 3.2.2 扫描间距对单层多道成型的影响 |
| 3.3 基于响应面工艺参数优化 |
| 3.3.1 实验设计 |
| 3.3.2 实验结果与分析 |
| 3.3.3 工艺参数优化 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 SLM成型件微观组织与性能研究 |
| 4.1 SLM成型件微观组织分析 |
| 4.1.1 晶粒外延生长 |
| 4.1.2 不锈钢亚结构 |
| 4.2 SLM成型件气孔缺陷形成与致密度研究 |
| 4.2.1 气孔形貌与分类 |
| 4.2.2 气孔形成机制 |
| 4.2.3 试样致密度分析 |
| 4.3 SLM成型件力学性能与耐腐蚀性能研究 |
| 4.3.1 拉伸性能分析 |
| 4.3.2 冲击性能分析 |
| 4.3.3 耐腐蚀性能分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 SLM增材制造微流道内孔成型精度调控 |
| 5.1 不同倾角内孔成型分析 |
| 5.2 微流道内孔悬垂区表面粗糙度研究 |
| 5.2.1 悬垂区挂渣形成机理 |
| 5.2.2 工艺参数对悬垂区挂渣缺陷的影响 |
| 5.3 微流道内孔台阶区表面粗糙度研究 |
| 5.3.1 底面状态对熔道成型的影响 |
| 5.3.2 工艺参数对台阶区表面成型的影响 |
| 5.4 水平孔实体件成型 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 微流道换热器内孔磨粒流抛光研究 |
| 6.1 磨粒流加工机理分析 |
| 6.1.1 液固两相流的物理模型 |
| 6.1.2 超声耦合模型 |
| 6.2 复杂流道内孔磨粒流抛光数值模拟分析 |
| 6.2.1 几何模型的创建与网格划分 |
| 6.2.2 物理参数与边界条件 |
| 6.2.3 数值模拟结果与分析 |
| 6.3 实验结果与分析 |
| 6.3.1 SLM成型内流道形貌分析 |
| 6.3.2 磨粒流内孔抛光研究 |
| 6.3.3 超声辅助磨粒流内孔抛光研究 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 A 相关程序代码 |
| 附录 B 微流道换热器件SLM成型工艺分析与制备 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（4）喷孔内气穴生成及喷雾近场耦合特性数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 英文缩略词 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 内燃机喷嘴内流研究进展 |
| 1.2.1 内燃机喷嘴内流的流动状态类型和空化原理 |
| 1.2.2 空化现象的实验研究 |
| 1.2.3 空化模型研究 |
| 1.3 内燃机近场喷雾的研究进展 |
| 1.3.1 射流破碎机理 |
| 1.3.2 近场喷雾的实验研究 |
| 1.3.3 近场喷雾的数值研究 |
| 1.4 当前研究的不足与局限性 |
| 1.5 本文主要研究思路和内容 |
| 2 喷嘴内流和近场喷雾的数学模型 |
| 2.1 CFD开源工具 |
| 2.1.1 OpenFOAM的介绍 |
| 2.1.2 有限体积法 |
| 2.1.3 数值算法 |
| 2.1.4 边界条件 |
| 2.2 欧拉多流体模型 |
| 2.2.1 守恒控制方程 |
| 2.2.2 相间动量交换模型 |
| 2.3 界面压缩技术 |
| 2.4 湍流模型 |
| 2.4.1 雷诺平均法 |
| 2.4.2 大涡模拟 |
| 2.5 水力特性参数的定义 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 基于改进的混合多流体模型对喷嘴内流和近场喷雾的研究 |
| 3.1 混合多流体-准VOF-空化耦合模型构建 |
| 3.1.1 相方程 |
| 3.1.2 压力泊松方程 |
| 3.1.3 空化子模型的建立 |
| 3.2 模型验证 |
| 3.2.1 网格无关性验证 |
| 3.2.2 空化模型验证 |
| 3.3 喷嘴内流和近场喷雾耦合的机理研究 |
| 3.3.1 ECN喷雾C喷嘴的几何模型 |
| 3.3.2 大涡模拟有效性验证 |
| 3.3.3 喷嘴内流分析 |
| 3.3.4 初次破碎机理分析 |
| 3.3.5 喷射压力和背压对喷嘴内流和初次破碎的影响规律 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 喷嘴内带有残余气泡的喷嘴内流和初次破碎机理研究 |
| 4.1 大涡模拟的有效性验证 |
| 4.1.1 喷嘴几何模型的建立 |
| 4.1.2 数值结果有效性验证 |
| 4.2 初次破碎的机理研究 |
| 4.2.1 初次破碎的数值结果验证 |
| 4.2.2 初次破碎的机理分析 |
| 4.3 残余气泡对啧嘴内流和初次破碎的影响机理 |
| 4.3.1 残余气泡对喷嘴内流影响 |
| 4.3.2 残余气泡以及空化对初次破碎的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 喷嘴几何形状和喷射压力波动对喷嘴内流动和射流破碎的影响机理 |
| 5.1 计算条件以及喷嘴计算域的建立 |
| 5.2 数值结果有效性验证 |
| 5.2.1 喷嘴特性数值结果验证 |
| 5.2.2 大涡模拟的有效性验证 |
| 5.3 喷嘴结构对喷嘴内流和射流破碎的影响机理 |
| 5.3.1 喷雾C和D喷嘴的喷嘴内流和射流破碎对比 |
| 5.3.2 缩放喷嘴尺寸对喷嘴内流和初次破碎的影响机理 |
| 5.4 喷射压力波动对喷嘴内流和初次破碎的影响机理 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 基于修正的可压缩双流体-LES模型的射流破碎数值分析 |
| 6.1 可压缩双流体模型的改进 |
| 6.1.1 相方程 |
| 6.1.2 压力泊松方程 |
| 6.1.3 液体燃油和气体的密度状态方程 |
| 6.2 数值模型的有效性验证 |
| 6.2.1 喷嘴几何模型的建立以及计算条件 |
| 6.2.2 数值结果与实验定量数据对比 |
| 6.2.3 大涡模型有效性验证 |
| 6.3 喷嘴内流和射流破碎机理 |
| 6.3.1 可压缩射流破碎机理分析 |
| 6.3.2 环境温度对初次破碎的影响 |
| 6.4 喷嘴几何对喷嘴内流和射流破碎的影响机理 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（5）搅拌器叶片的流场模拟及参数改进研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 搅拌器研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 搅拌器叶片模型及理论研究 |
| 2.1 搅拌器的叶片模型 |
| 2.2 多相流模型 |
| 2.3 搅拌器叶片系统设计理论与方法 |
| 2.4 环流理论 |
| 2.5 数学模型 |
| 2.6 奇点系的诱导速度 |
| 2.7 离散化及环量 |
| 2.8 本章小结 |
| 3 搅拌器叶片三维建模及划分网格 |
| 3.1 CAD三维建模及软件概述 |
| 3.2 叶片的三维建模 |
| 3.3 模型网格划分 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 搅拌器叶片外流场模拟分析 |
| 4.1 不同叶片数时外流场模拟分析 |
| 4.2 叶片开孔时外流场模拟分析 |
| 4.3 中心轴开孔时外流场模拟分析 |
| 4.4 带副叶片时叶片外流场模拟分析 |
| 4.5 不同旋角时叶片外流场模拟分析 |
| 4.6 不同转速时叶片外流场模拟分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 搅拌器叶片屈曲分析及改进 |
| 5.1 屈曲分析概述 |
| 5.2 搅拌器叶片改进前后屈曲分析对比 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 叶片流速、推力的试验验证 |
| 6.1 试验目的 |
| 6.2 试验装置 |
| 6.3 试验方法 |
| 6.4 试验结果 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 致谢 |
| 学位论文数据集 |
（6）射流喷嘴内液体空化初生瞬态影响因素研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 创新点摘要 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 射流喷嘴研究现状 |
| 1.2.2 自激振荡喷嘴研究现状 |
| 1.2.3 射流清洗研究现状 |
| 1.2.4 空化射流研究现状 |
| 1.3 水射流分类 |
| 1.4 研究主要内容 |
| 第二章 非定常空化模型理论分析 |
| 2.1 空化模型的分析 |
| 2.1.1 Singhal完全空化模型 |
| 2.1.2 Zwart-Gerber-Belamri模型 |
| 2.1.3 Scherr-Sauerkraut模型 |
| 2.2 空化的影响因素分析 |
| 2.2.1 湍动的影响 |
| 2.2.2 速度梯度的影响 |
| 2.2.3 气泡速度与液体的相对速度的影响 |
| 2.2.4 气泡破裂与合并的影响 |
| 2.3 粘性应力的影响 |
| 2.4 湍流模型的选取 |
| 2.5 滤波函数 |
| 2.5.1 截止尺度 |
| 2.5.2 大涡的运动方程 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 流量对空化射流效果影响的研究 |
| 3.1 实验装置与测量方法 |
| 3.2 数值模拟的设置 |
| 3.3 喷嘴内空化发生前流动研究 |
| 3.3.1 射流喷嘴内涡量分区 |
| 3.3.2 射流喷嘴压力和速度脉动分析 |
| 3.4 喷嘴内空化射流流动研究 |
| 3.4.1 湍流强度的对空化影响 |
| 3.4.2 空化射流喷嘴内压力分区 |
| 3.4.3 空化射流喷嘴内空化状态分析 |
| 3.4.4 喷嘴出口的压力和速度分析 |
| 3.5 冲蚀效果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 喷嘴结构参数优化 |
| 4.1 腔室长度优化 |
| 4.1.1 脉动速度分析 |
| 4.1.2 涡量分析 |
| 4.1.3 压力、速度云图分析 |
| 4.1.4 实验影像对比分析 |
| 4.2 腔室半高度优化 |
| 4.2.1 压力、速度云图分析 |
| 4.2.2 脉动压力、速度分析 |
| 4.3 喷嘴出口管径优化 |
| 4.3.1 压力、速度云图分析 |
| 4.3.2 脉动压力、速度分析 |
| 4.4 腔室前倾角度优化 |
| 4.4.1 压力、速度云图分析 |
| 4.4.2 脉动压力、速度分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 发表文章目录 |
| 致谢 |
（7）基于节流孔板的阻塞流气蚀现象研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 课题研究内容 |
| 1.4 论文安排 |
| 第二章 气蚀及阻塞流相关原理 |
| 2.1 气蚀产生原理解析 |
| 2.2 压力恢复系数 |
| 2.3 阻塞流原理 |
| 2.4 现有的气蚀评估方法 |
| 2.4.1 西格玛方法 |
| 2.4.2 压差比方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 实验设计 |
| 3.1 实验方案设计 |
| 3.2 实验装置设计 |
| 3.2.1 实验台架设计 |
| 3.2.2 节流孔板设计 |
| 3.2.3 实验管段设计 |
| 3.3 采集平台设计 |
| 3.3.1 主机控制器 |
| 3.3.2 采集模块 |
| 3.3.3 输出模块 |
| 3.4 自动化测试程序设计 |
| 3.4.1 数据采集部分 |
| 3.4.2 数据输出部分 |
| 3.4.3 数据处理部分 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 阻塞流与气蚀特性分析 |
| 4.1 厚孔板流量特性分析 |
| 4.2 薄孔板流量特性分析 |
| 4.3 节流孔板理论流量特性分析 |
| 4.3.1 理论依据 |
| 4.3.2 推导分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 仿真研究与图像确认 |
| 5.1 CFD仿真数学模型 |
| 5.1.1 多相流模型 |
| 5.1.2 湍流模型 |
| 5.1.3 空化模型 |
| 5.2 CFD仿真有效性验证分析 |
| 5.2.1 流量仿真验证 |
| 5.2.2 压力仿真验证 |
| 5.3 仿真结果分析 |
| 5.3.1 厚孔板仿真分析 |
| 5.3.2 薄孔板仿真分析 |
| 5.4 气蚀图像研究 |
| 5.4.1 实验方案 |
| 5.4.2 结论分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 1 作者简历 |
| 2 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 3 参与的科研项目及获奖情况 |
| 4 发明专利 |
| 学位论文数据集 |
（8）基于水气两相流理论的高坝泄洪雾化计算研究（论文提纲范文）
| 内容摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 问题的提出 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 2 泄洪雾化水气两相流模型与求解 |
| 2.1 水气两相流基本理论 |
| 2.2 泄洪雾化水气两相流模型 |
| 2.3 模型主要参数 |
| 2.4 泄洪雾化模型的有限元求解 |
| 2.5 算例考证 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 水气两相流体动力粘滞性研究 |
| 3.1 流体粘滞性测试方法概述 |
| 3.2 两相混合流体动力粘滞性测试方法 |
| 3.3 水气两相流体粘滞性试验测试研究 |
| 3.4 考虑掺混程度影响的粘滞系数模型 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 泄洪雾化模型验证及其应用研究 |
| 4.1 水布垭电站泄洪雾化概况 |
| 4.2 有限元计算模型及初、边界条件 |
| 4.3 泄洪雾化模型验证研究 |
| 4.4 下泄流量及闸门组合对泄洪雾化影响 |
| 4.5 泄洪雾化水气运移规律 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 高坝枢纽泄洪雾化影响因素研究 |
| 5.1 计算几何模型及初、边界条件 |
| 5.2 雾化风速及雾化雨强的时空分布 |
| 5.3 河谷宽度对泄洪雾化的影响 |
| 5.4 初始下泄流速对泄洪雾化的影响 |
| 5.5 下游水深对泄洪雾化的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要研究结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 :攻读博士学位期间发表的部分学术论着 |
（9）微泡对碳化法制白炭黑过程影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 课题国内外研究现状 |
| 1.2.1 白炭黑的制备方法 |
| 1.2.2 碳化法制白炭黑的机理 |
| 1.2.3 微气泡的简介、发生以及表征 |
| 1.2.4 微气泡用于材料制备 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 实验系统介绍及样品表征方法 |
| 2.1 碳化法制白炭黑实验系统介绍 |
| 2.1.1 普通鼓泡碳化法制白炭黑实验装置 |
| 2.1.2 微纳气泡发生装置及微泡碳化法制白炭黑实验系统 |
| 2.2 实验过程的表征方法 |
| 2.2.1 常用微纳气泡的表征方法 |
| 2.2.2 激光粒度分析仪测微泡粒径 |
| 2.2.3 碳化过程中反应液pH值变化监测 |
| 2.3 实验样品分析方法及仪器 |
| 2.3.1 BET氮气吸附法测比表面积 |
| 2.3.2 DBP吸油值测试 |
| 2.3.3 白炭黑粉体粒径测试 |
| 2.3.4 X射线衍射法测晶体结构 |
| 2.3.5 扫描电镜测试 |
| 第3章 微泡对碳化法制白炭黑质量的影响 |
| 3.1 实验药品及设备 |
| 3.2 实验条件的确定 |
| 3.3 实验方法 |
| 3.3.1 微泡碳化实验步骤 |
| 3.3.2 鼓泡碳化实验步骤 |
| 3.4 实验结果及分析 |
| 3.4.1 白炭黑基本形貌及性质 |
| 3.4.2 反应条件及微气泡对白炭黑产物质量的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 鼓泡/微泡碳化法动力学及传质过程分析 |
| 4.1 硅酸钠碳化过程介绍 |
| 4.2 碳化过程动力学分析 |
| 4.2.1 拟一级反应过程硅酸钠溶液浓度计算 |
| 4.2.2 二级反应过程硅酸钠溶液浓度计算 |
| 4.3 碳化过程中CO_2传质情况分析 |
| 4.3.1 碳化过程CO_2吸收量的计算及分析 |
| 4.3.2 CO_2传质系数和利用率的计算及分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（10）膨胀比对高压磨料气体射流破煤影响规律研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 磨料气体射流应用研究现状 |
| 1.2.2 磨料气体射流加速及冲蚀率研究现状 |
| 1.2.3 气体射流流场结构影响因素研究现状 |
| 1.3 存在问题 |
| 1.4 研究内容和技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 2 Laval喷嘴设计 |
| 2.1 气体射流流场结构 |
| 2.2 高压磨料气体射流Laval喷嘴设计理论 |
| 2.2.1 收缩段 |
| 2.2.2 扩张段 |
| 2.3 Laval喷嘴设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 不同膨胀比喷嘴的气体射流流场结构研究 |
| 3.1 气体射流流场结构的数值模拟分析 |
| 3.1.1 数值模拟模型和控制方程 |
| 3.1.2 数值模拟方案 |
| 3.1.3 结果和分析 |
| 3.2 气体射流流场结构实验验证 |
| 3.2.1 高速摄影纹影技术介绍 |
| 3.2.2 实验方案和操作步骤 |
| 3.2.3 结果和分析 |
| 3.3 I-Scan压力分布实验验证 |
| 3.3.1 I-Scan压力分布实验介绍 |
| 3.3.2 实验方案及步骤 |
| 3.3.3 结果和分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 不同膨胀比磨料气体射流磨料加速的数值模拟研究 |
| 4.1 DPM模型及控制方程 |
| 4.2 模拟方案和步骤 |
| 4.3 结果和分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 不同膨胀比磨料气体射流破煤实验 |
| 5.1 磨料气体射流冲蚀实验 |
| 5.1.1 实验系统和参数 |
| 5.1.2 实验结果和分析 |
| 5.2 高压磨料气体射流破煤效果验证 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
四、EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF INCEPTION CAVITATION IN LIQUIDSOLID TWO PHASE TURBULENT FLOW（论文参考文献）
- [1]超声辅助脉冲激光水下加工工艺研究[D]. 周嘉. 桂林电子科技大学, 2021
- [2]基于CFD的水泵水轮机两相流动模拟及优化改型[D]. 张凯. 河北工程大学, 2021(08)
- [3]微流道换热器件激光选区熔化成型关键技术研究[D]. 倪聪. 长春理工大学, 2021(01)
- [4]喷孔内气穴生成及喷雾近场耦合特性数值研究[D]. 张威龙. 大连理工大学, 2020(01)
- [5]搅拌器叶片的流场模拟及参数改进研究[D]. 刘昭良. 山东科技大学, 2020(06)
- [6]射流喷嘴内液体空化初生瞬态影响因素研究[D]. 刘钢. 东北石油大学, 2020(03)
- [7]基于节流孔板的阻塞流气蚀现象研究[D]. 俞轲鑫. 浙江工业大学, 2020(02)
- [8]基于水气两相流理论的高坝泄洪雾化计算研究[D]. 刘刚. 三峡大学, 2020(06)
- [9]微泡对碳化法制白炭黑过程影响研究[D]. 巩杨. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [10]膨胀比对高压磨料气体射流破煤影响规律研究[D]. 张娟. 河南理工大学, 2020(01)