一、CAVITATION INCEPTION IN TURBULENT SHEAR LAYERS（论文文献综述）
吴文策[1]（2021）在《轴流式喷水推进泵空化与间隙泄漏涡特性研究》文中提出喷水推进泵是喷水推进装置的核心部件,利用推进泵出口产生的水推力推动船舶器械前进。喷水推进泵极易在空化工况下运行,产生阻塞叶轮流道的空泡,并与间隙泄漏涡结构相互作用,加速喷水推进泵内部流态的恶化。本文基于数值模拟技术研究了喷水推进泵的空化及间隙泄漏涡特性,主要工作内容和研究结论如下:（1）针对喷水推进泵不同流量工况开展叶轮流道的空化特性和内流特性分析,获得了推进泵的空化特性曲线,研究结果表明,空化首先出现在叶片吸力面前缘叶顶附近,进口压力的降低会导致空化分别向轮毂、尾缘两个方向发展,并会导致叶轮叶片吸力面侧向射流的位置向出口位置移动。临界空化时期的叶轮流道内可以明显观察到片状空化的头部、云状空化和尾缘处剪切层空化的形成、发展及溃灭演变过程,云状空化的形成、发展和溃灭是空泡体积和空泡面积曲线波峰和波谷形成的主要原因,且云状空化出现会导致叶轮内空泡面积下降。（2）针对喷水推进泵不同进口条件的间隙泄漏涡进行研究,并对不同截面的涡强度及相对涡量输运方程分析,结果表明,间隙泄漏涡结构分为叶顶泄漏涡、间隙剪切涡、垂直空化涡和尾缘脱落涡四种涡结构,不同空化工况下叶轮流道内涉及的涡结构不同;涡强度沿截面位置分布呈先增大、后降低的趋势,间隙泄漏涡结构在叶片区的涡结构生成项较大,在尾流区的涡结构耗散项较大;间隙剪切涡、垂直空化涡和尾缘脱落涡易于发生涡线拉伸、扭曲,科氏力是驱动叶顶泄漏流动的重要因素,斜压矩项对涡量影响主要位于空化云的溃灭区,而粘性耗散项对涡流与空化的作用相比其他项可以忽略。（3）针对不同进口条件叶轮流道内不同部位的压力脉动进行分析,结果表明:在初生空化时期,叶轮流道不同部位压力脉动的频率主要为叶轮叶频、导叶叶频及其倍频;在临界空化时期,叶轮流道流态紊乱程度加剧,导致叶轮出口截面不同位置出现异常的压力脉动,其主要受叶顶泄漏涡和尾缘脱落涡结构影响;叶轮叶顶间隙区压力脉动主要受叶顶泄漏涡、垂直空化涡和尾缘脱落涡结构影响;叶片压力面压力脉动主要受叶顶泄漏涡影响,而吸力面尾缘处主要受尾缘脱落涡和垂直空化涡影响。
潘岩[2]（2021）在《围压下自振射流频率模型及振荡模态研究》文中研究指明随着矿产资源需求的增加和陆地矿产资源的日趋减少,深海矿产资源开采已成为国家重大发展需求。作为深海资源勘探开发装备中的关键技术,射流技术在结核采集系统中发挥了重要作用,其中,自振射流具有强烈的振荡特性和空化作用,在高围压下可显着提高冲蚀效果。然而在深海高围压条件下,自振射流频率特性难以预测、高频振荡及其冲蚀行为未得到深入研究,现有理论模型与实际射流动力学特性之间联系不强,无法对射流的实际打击冲蚀行为进行指导,严重制约了自振射流技术在围压下的应用。针对围压下自振射流频率特性及冲蚀行为研究过程中存在的关键问题,本文首先对射流装置的声谐固有频率特性开展理论分析,并基于不同建模方法建立理论模型。通过围压下自振射流冲击试验,获取自振射流的全频谱结构,揭示了射流自激频率的影响因素及变化规律,最终建立实际射流的频率模型,并据此对射流高频振荡模态进行了深入分析。基于自振射流冲蚀试验,研究了自振射流的冲蚀模式,进一步探究了射流冲蚀行为的影响因素及变化规律。主要研究内容如下:（1）为解决现有理论模型过于简化的问题,对射流装置理论模型开展研究。首先对射流装置声谐固有频率特性进行理论分析,基于装置结构的谐振特性,采用不同建模方法分别对管网结构和喷嘴谐振腔建立频率特性数学模型,探明装置声谐固有频率的宽带特征及频率范围。（2）为解决理论模型与实际射流动力学特性之间存在脱节的问题,对实际射流频谱特征展开研究。通过围压下自振射流冲击试验,基于信号分析方法,获取射流的全频谱结构。自振射流频率特性包括低频脉动与高频振荡,其诱发机理分别为管网内流体扰动与喷嘴出口处流体涡激振动,二者影响因素与应用条件均有较大差别。射流的全频谱结构为不同围压下自振射流频率特性的研究提供了理论支撑。（3）在获取自振射流全频谱结构的基础上,对围压下射流的高频振荡特性展开研究。通过对射流频率理论计算公式及相关因素的分析,确定了斯特劳哈尔数对射流频率计算的重要作用。依据三波共振理论确定射流自激频率及斯特劳哈尔数,通过研究斯特劳哈尔数的影响因素及变化规律,获得了斯特劳哈尔数随空化数的变化关系;依据流体相似理论,建立实际射流自激频率的估算模型,该模型为自振射流振荡模态分析奠定了理论基础。（4）基于射流自激频率的估算模型,开展了射流高频振荡模态研究。首先依据射流装置谐振特性与理论模型,改变喷嘴装置结构参数,使其产生特定声谐固有频率;其次,改变射流工作参数,使射流振荡频率分别与装置不同声谐固有频率相匹配,产生多种振荡模态。重点分析了次谐波共振及基频共振的发生机理及振荡效果,探究了射流高频振荡模态调制的可行性。（5）在自振射流振荡模态可调的前提下,基于冲蚀试验法对射流冲蚀行为展开研究,获得自振射流冲蚀效果随环境参数的变化规律,定义了自振射流的三种冲蚀模式,并研究得到不同冲蚀模式的演化规律及生成机理;结合射流声谐共振特性,分析得到射流冲蚀行为与高频振荡特性的联系。在此基础上,针对围压条件下喷嘴下游边界结构及靶盘倾斜角对射流冲蚀行为的影响展开研究,分析各因素的影响规律,为围压下自振射流的空化冲蚀应用提供了参考。
蔡腾飞[3]（2021）在《自振射流频率特性及冲蚀行为的实验研究》文中研究表明自振射流具有的高频压力振荡及由此诱发的强烈空化作用,在淹没乃至高围压环境下可显着提高射流冲蚀能力,因此该技术在深海资源开采、深井石油钻探、海上救援等领域具有广阔应用前景。但高围压深海环境下自振射流特性获取困难,导致其频率特征及空化冲蚀行为尚不十分清晰,限制了其在深海及深井中的推广应用。本文首先对自振射流频率特征及冲蚀行为进行理论分析,并针对性地提出一种基于管道流体压力信号的自振射流特性检测方法,据此搭建高围压自振射流特性检测平台。通过研究围压下自振射流频率特性及空化冲蚀行为,获取了围压下自振射流特性,揭示了其演化规律及机理。基于高速粒子图像测速技术展开可视化研究,进一步探究了不同喷嘴结构下的自振射流涡环演变及流场特征。主要研究内容如下:（1）首先对高围压下自振射流频率特性及冲蚀行为进行理论分析,阐明了高围压下自振射流机理。基于水声学、瞬态流理论等建立谐振腔声学固有频率关系式,开展了包括声学固有频率、自振射流自激频率及结构化频率、空化噪声频率在内的频率特性理论分析,研究了各频率影响因素。基于空泡动力学、边界层理论、空化理论,分析高围压下自振射流空化及冲蚀机理,初步得到冲蚀行为影响因素。（2）为解决高围压下自振射流频率特性难以检测问题,提出一种基于管道流体信号的自振射流特性检测方法,据此搭建了高围压自振射流特性检测平台。与传统方法相比,该方法将压力传感器从高压釜内移至高压釜外的前端管路上,使其不受实验围压的影响;通过双压力传感器拾取管道流体压力脉动信号,并运用信号处理方法有效抑制干扰噪声,提高有用信号强度,准确获取射流的压力脉动信息,实现了高围压下自振射流特性的获取。（3）在获取围压下自振射流信号的基础上,基于信号分析方法开展了围压下自振射流频率特性及其影响因素研究。基于频谱分析法,首先对射流频谱特征进行分析,得到射流频谱结构与共振状态关系。在此基础上,开展不同谐振腔几何结构的声学固有频率研究,获取其演变规律;研究不同围压下射流结构化频率特性影响因素,得到影响规律及机理。上述研究揭示了围压下自振射流频率特性,实现了射流振荡状态调控。（4）在自振射流振荡状态可控前提下,基于空化噪声分析及冲蚀实验法研究自振射流冲蚀行为,构建了冲蚀行为与压力脉动和空化特性的关系。在此基础上,针对高围压条件下各因素如谐振腔和出口几何结构、靶距及空化数等对冲蚀行为影响展开研究,得到各因素影响规律及机理,揭示了高围压下自振射流空化冲蚀行为。（5）基于高速粒子图像测速技术,搭建自振射流流场特性实验平台,获取了不同喷嘴结构下自振射流边界层涡环脱落规律。基于流场分析法,研究不同喷嘴出口结构下自振射流平均速度场、湍流场、瞬时速度场及拟序结构特性,探究了喷嘴孔口结构对自振射流流场及涡环特征影响规律,并揭示了其内在影响机理。
朱昊[4]（2021）在《煤层气水力空化工具参数优化和实验研究》文中研究表明随着油气勘探开采越来越向深层和复杂油气藏方向发展,我国煤层气虽然资源量丰富,由于含瓦斯的煤储层具有低渗透、低压力以及低含气饱和度的“三低”特征,本文根据实际工程应用的需要,将水力空化射流技术引入到煤层气开采工程中来提高低渗透煤层气的开采量。空化技术的主要原理是利用空化工具有目的性的产生大量空化泡,利用空泡溃灭时释放的巨大能量以及伴随的声波振动、压力冲击和温度效应,来强有力的破坏煤储层原始结构,打开煤层裂隙提高渗透率,促进煤层气的充分流通,从而提高煤层气产量。该技术的核心就是水力空化喷嘴的设计,本文的内容主要分为水力空化技术的基本概念和其发展现状、煤层气空化工具的增产机理、空化工具的设计、空化工具的数值模拟和实验几个方面。首先,对水力空化技术的概念和发展现状进行介绍,煤层气作为一种宝贵和储量庞大的不可再生能源,开发至今已历经了数十年,人们也具备了较为成熟的开发技术,比如水力压裂、注热增产、多分支水平井等,但是因为以上技术各自的应用限制和我国煤层的“三低”特征,我国的煤层气产量相对于发达国家还处于较低水平,因此提出利用水力空化技术来应用于煤层气增产。其次,介绍了煤层气水力空化工具增产机理,主要包括水力空化原理、空泡动力学模型的建立,以及具体的空化作用于煤层气的增产原理,使我们更加了解空化现象的本质以及应用于煤层气增产的可行性,并为后文空化工具的设计、数值模拟和实验奠定理论基础。最后进行空化工具的是数值模拟和实验,对自激振荡型空化工具进行结构参数和运行参数的优化。利用ICEM CFD建立了空化工具的几何模型并划分网格,之后在Fluent中选择合适的计算方法对不同配比的模型进行计算,建立了空化实验平台进行空化实验和煤样解吸实验。结果表明:数值模拟和实验得到的结果基本一致,得到的振荡腔参数配比优化范围为:Dc/d1=8.0～16.0,d2/d1=1.5,Lc/Dc=0.7～0.9,α1=45°～180°,V=25m/s,并且围压应尽量避免产生。通过数值模拟和实验得到的上述优化结果,对实际工程中的空化喷嘴的设计制造具有指导意义。
余健翔[5]（2021）在《淹没水射流沿程压力计算》文中研究指明目前,离子型稀土原地浸矿工艺常由于底板裂隙导致母液渗漏,使母液回收率降低。稀土母液渗漏不仅浪费稀土资源,更会对稀土矿山周围环境造成严重破坏。本文考虑采用高压水射流技术,在矿山底部定喷注浆合成人工底板,以解决稀土母液渗漏问题。为确保合成防渗良好的人工地板,需要研究高压淹没水射流破土距离,确定合适的注浆孔距离。综上,本文采用实验研究与数值模拟相结合的方法对淹没水射流压力分布进行了研究,并总结分析得到以下结果:（1）通过实验测量的压力和拍摄的照片可以得出,高压淹没射流是会产生空化现象的,并且射流压力越大,空化作用越强。空化现象会使射流的轴心无因次滞止压力随压力增大而增大。在横断面上,各射流压力下的无因次滞止压力分布趋于一致,近似正态分布。（2）对Realizable k-ε模型控制方程进行分析,找出了影响射流沿程压力损失的关键参数σk和σε,并进行分析研究找出了这些参数影响射流的具体规律。根据实验值,得到了对应各射流压力的σk值。采用这组参数进行计算,可以有效提高Realizable k-ε模型在6-11 cm射程范围内,轴心滞止压力的计算准确性,使误差降低至10%以内。且对比使用多相流和空化模型进行模拟,该方法占用计算机资源更少,计算速度快耗费时间少,更为简便。（3）对于本实验工况,Schneer-Sauer空化模型能比较准确的预测空化云发展过程,并能良好的预测射程6 cm以内的高压淹水射流轴心压力分布。而改良参数的数值计算方法可以较好计算6-11 cm范围内的轴心压力分布。可见综合使用两者可以较好的估计淹没水射流在射程0-11 cm范围内的轴心压力分布,为确定合适的注液间距和破土射流压力提供参考。
胡高全[6]（2021）在《自激振荡脉冲射流剪切层回流涡强化传热特性研究》文中指出利用涡旋进行换热已经成为换热领域研究的热点之一。但现有涡旋换热技术存在额外能量消耗、涡旋不稳定等一些问题。由于自激振荡腔室特殊结构无需额外能量输入的条件下能在热流道中产生持续高效的回流涡,从而有较高研究价值。本文将涡旋换热技术与自激振荡效应的优势结合起来,利用自激振荡特殊结构产生的回流涡来解决换热研究和应用研究存在的瓶颈问题,提出自激振荡热流道回流涡强化传热特性来实现传热机理的科学解释及其热流道结构设计方法。本文所做主要工作及有价值的结论如下:（1）自激振荡脉动效应换热机理。对涡旋换热研究现状和影响因素进行分析,在此基础上,研究了自激振荡热流道脉动流的产生和有效反馈条件。根据流体系统和电路系统的相似性,采用电路系统对自激振荡腔室进行固有频率分析。（2）热流道边界层和脉动射流对换热的影响。边界层中的传热主要依赖于热传导。脉动射流能够加速流体间的掺混,破坏边界层,进而提高传热效率。在换热效果和压降同时增加的情况下,提出了综合评价因子PI。（3）基于自激振荡热流道近壁面回流涡的形成机理,建立了自激振荡腔室的物理模型和湍流模型。采用大涡模拟对自激振荡回流涡演变规律、壁面剪切力和Nu数进行研究。自激振荡腔室热流道近壁面回流涡呈现“波浪式”流动。回流涡在热流道近壁面处对流体具有强烈的扰动效应,能够加快近壁面处流体与壁面的热交换。当上下游管径比d2/d1=1.5时,PI的最大值为1.24,其换热效率可提高24%。（4）自激振荡腔不同结构参数对热流道中回流涡和脉动性能的影响。在一定条件下,自激振荡腔室热流道中能够形成回流涡,利用大涡模拟对不同结构参数下热流道中涡量分布、速度矢量场分布进行研究。同时利用综合评价因子PI对不同结构的热流道进行综合性能评价,得到结构参数为L/d1=3.6-3.8,D/d1=7.2-8,α2=120-140°时,脉动性能、回流涡强化传热特性达到最佳,综合评价因子最大为1.17,换热效率提高了17%。
王卫东[7]（2021）在《自激振荡脉冲空化射流喷嘴多目标优化研究》文中指出自激振荡喷嘴是水射流钻孔机和清洗除锈机等设备的核心零部件,具有冲击力大、射程远、射流不易发散和可靠性高等优点,在军事和民用工业生产领域中已得到广泛应用。然而,自激振荡喷嘴仅在特定结构和状态参数下才可产生脉冲空化射流,且脉冲空化射流现象的产生与演化机理十分复杂,相关问题有待于进一步深入探索和研究。因此,本文以单/双腔自激振荡脉冲空化射流喷嘴为研究对象,采用数值模拟与流场可视化试验技术相结合的方法对其内外流场演化特性与多目标优化问题开展研究,以期揭示其谐振机理,探索参数对射流性能的影响规律,确定结构与状态参数的最优匹配方案。建立单/双腔自激振荡脉冲空化射流喷嘴仿真模型。基于自激振荡脉冲空化射流喷嘴几何模型,考虑喷嘴内部流场特性、喷嘴结构参数和流体运动参数等关键影响因素,确定了Mixture多相流模型、Realize k-ε湍流模型、Schnerr and Saue空化模型和网格划分策略等数值模拟要素。单腔自激振荡脉冲空化射流喷嘴射流特性研究。分析了单腔喷嘴内外流场演化特性,揭示了其谐振机理,探讨了单腔喷嘴入口圆角、腔径、腔长、下喷嘴直径和入口压力等参数对射流性能的影响规律。双腔自激振荡脉冲空化射流喷嘴射流特性研究。分析了双腔喷嘴内外流场演化特性,揭示了其谐振机理,分析了双腔喷嘴前腔入口圆角、前腔腔径、前腔腔长、前腔下喷嘴直径、腔距、后腔入口圆角、后腔腔径、后腔腔长、后腔下喷嘴直径和入口压力等参数对射流性能的影响规律。自激振荡脉冲空化射流喷嘴多目标优化研究。基于神经网络算法的非线性映射特性和非支配排序遗传算法的全局寻优特性,构建了神经网络与遗传算法相结合的多目标优化算法,确定了单/双腔自激振荡脉冲空化射流喷嘴最优参数匹配方案解集。自激振荡脉冲空化射流喷嘴流场可视化试验研究。基于多目标优化确定的参数最优解集,采用3D打印技术加工了单/双腔自激振荡脉冲空化射流喷嘴全透明试验模型,通过摄像机记录了喷嘴内腔空化漩涡的发展演化过程以及外流场流束的状态,验证了优化结果的正确性。
郭广强[8]（2020）在《液环泵内气液两相流动特性及其性能优化研究》文中研究指明液环泵是一种用来抽送气体的流体机械,由于其流量大、无金属表面接触、压缩过程中温度变化小等优点被广泛应用于电力、化工、煤矿、制药等国民经济的重要领域。由于液环泵内复杂的气液两相流动导致其存在效率低、振动噪声大、叶片易断裂等问题。液环泵内气液两相流动的复杂性导致其性能优化困难,难以满足我国核电、石化、煤矿等领域的国家重大需求。基于此,本研究以2BEA型液环泵为对象,采用数值模拟与实验测试相结合的方法研究了液环泵内的复杂气液两相流动特性,开展了液环泵内气液两相流场的可视化测试及泵内流动的瞬态特性实验研究,进行了液环泵叶轮内瞬态气液两相流场的POD特征分解及降阶模型流场预测分析,并基于POD代理模型方法开展了液环泵的水力性能优化研究。主要工作及研究成果如下:1.开展了液环泵内气液两相流动结构的可视化测试及其水力激励特性的实验研究。研究结果表明:随着转速的逐渐增大,由气相浸入到液环内的气泡逐渐增多,利用气泡对液环内流场结构的示踪作用,得到了气液自由分界面形状及液环内的尾迹涡、叶道涡分布。泵壳体内壁的压力脉动沿圆周方向具有显着的非对称性,其压力脉动的主要激励源为复杂尾迹涡结构的周期性演化发展,此外流动分离及动静干涉对壳体内壁压力脉动的产生具有较大影响。轴承箱主频振动由机械共振导致,泵壳体振动的主要特征频率与泵内水力激励有关,底座振动受轴承箱振动传导激励的影响较大。2.基于液环泵内气液两相流场的高精度LES数值结果,分析了泵内气液流动的瞬态特性,采用涡识别技术对液环泵内复杂涡系结构进行了辨识及分析。分析结果表明:泵体内压力脉动的低频信号和低频涡的周期性发展演化相关;叶轮出口的压力脉动沿周向呈明显的分区特性;动静干涉效应对泵进口上游流动的非稳态特性影响较小,其对泵出口下游流动的非稳态特性影响较大,排气段内存在复杂的低频回流涡结构。随着叶轮的旋转,吸气侧的叶道涡逐渐流出流道与叶轮出口尾迹涡及壳体内壁发展的分离涡相互碰撞形成更为复杂的流动结构;排气侧的尾迹涡与壳体内壁分离涡在叶轮高速旋转作用下一起流入叶轮流道。Q准则和Ω准则对液环泵内三维涡结构的辨识能力基本相同,Ω准则同时兼具分析气液两相内不同强度及尺度涡结构的能力。3.研究了液环泵叶轮轴向间隙泄漏流结构及其对泵水力性能和主流场特征的影响。结果显示,液环泵轴向间隙泄漏主要发生在压缩区及吸气区,间隙泄漏流与流道主流掺混形成间隙泄漏涡,间隙泄漏对泵水力性能有一定的影响,对泵内流场主要特征的干扰较小。液环泵吸气段内的轴向主流气体对吸气侧轴向间隙的泄漏流有一定的干扰作用;液环泵吸气流量对其轴向间隙泄漏较为敏感,小流量工况下叶轮轴向间隙泄漏更为严重。4.开展了液环泵内瞬态气液两相流场的POD特征分解及降阶模型流场预测分析。分析结果表明:POD方法可以实现对液环泵内气液瞬态流场的时空解耦分析。模态系数的时域变化能够反映各阶模态场的能量、频率及相位变化规律;不同含能模态能够表征不同特征及不同尺度的流场结构,含能较高的若干阶模态可包含大部分的流场信息。POD降阶模型能够精确预测样本空间内的流场,其对泵进口压力、叶轮相态及叶轮速度场预测结果的最大相对误差分别约为0.2%、4%、8%;在样本空间以外POD降阶模型具有一定的外延预测精度,当预测目标远离样本空间时,其预测精度逐渐降低。5.开展了基于POD代理模型的液环泵性能优化研究。由初始样本的叶型参数及其对应的流场参数构建POD代理模型,采用POD代理模型代替CFD数值模拟对叶型控制参数扰动下的流场响应进行快速准确预估,由此预估目标函数对控制变量的梯度矢量,并沿梯度矢量方向优化叶片型线。算例优化结果表明:POD方法预测的泵内流场与CFD计算结果之间的相对误差小于5%,且计算量得到了显着减少;POD代理模型方法优化模型的效率较原始模型提升3.8%。POD代理模型方法能够大大减少液环泵水力优化过程中流场模拟的计算量。
张威龙[9]（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。
吴钦,郭一梦,刘韵晴,王国玉[10]（2020）在《非定常空化流动及其诱导振动特性研究综述》文中提出针对非定常空化流动及其诱导振动特性,从试验和数值计算等方面进行了总结。在空化流动的实验技术方面,详细评述了由单一测量到多场同步测量的发展,指出实现结构和空化流动的多场同步精细测量是试验技术的发展方向。对近年来发展的非定常空化数值模拟方法进行了总结,认为机器学习与计算流体动力学（CFD）的结合将是非定常空化流动和空化流激振动数值模拟方法发展的方向之一。通过对空化流激振动特性的试验与数值模拟研究结果的分析和总结,认为空化发展过程的强烈不稳定行为是影响结构动态振动响应特性的主要因素,通过X射线等技术深入分析空化区域内的回射流与冲击波演化特征,并结合精细化结构振动测试技术,将是今后进一步研究空化流动机理、理解非定常空化流激振动特性的重要关注点。
二、CAVITATION INCEPTION IN TURBULENT SHEAR LAYERS（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、CAVITATION INCEPTION IN TURBULENT SHEAR LAYERS（论文提纲范文）
（1）轴流式喷水推进泵空化与间隙泄漏涡特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1.绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 喷水推进技术研究进展 |
| 1.2.2 空化研究现状 |
| 1.2.3 间隙涡研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 2.喷水推进泵的模型及数值计算方法 |
| 2.1 喷水推进泵模型 |
| 2.2 数值计算基本原理 |
| 2.2.1 控制方程 |
| 2.2.2 湍流模型 |
| 2.2.3 空化模型 |
| 2.3 数值计算设置及网格划分 |
| 2.3.1 边界条件设置 |
| 2.3.2 网格划分及网格无关性 |
| 2.4 本章小结 |
| 3.喷水推进泵空化特性分析 |
| 3.1 喷水推进泵定常空化特性分析 |
| 3.1.1 叶轮空化发展分析 |
| 3.1.2 叶轮叶片表面流动分析 |
| 3.1.3 叶轮出口速度场分析 |
| 3.2 喷水推进泵非定常空化特性分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 4.喷水推进泵间隙泄漏涡特性分析 |
| 4.1 叶轮叶顶间隙泄漏涡结构分析 |
| 4.1.1 涡识别方法介绍 |
| 4.1.2 间隙泄漏涡演化特性 |
| 4.1.3 泄漏涡的涡强度及压力分析 |
| 4.1.4 涡结构振荡及形成原因 |
| 4.2 叶轮内部涡流运动特性分析 |
| 4.3 叶轮内部压力脉动特性分析 |
| 4.3.1 压力脉动监测点设置 |
| 4.3.2 压力脉动分析方法 |
| 4.3.3 叶轮出口压力脉动结果分析 |
| 4.3.4 叶轮叶顶间隙压力脉动结果分析 |
| 4.3.5 叶轮叶片表面压力脉动结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5.总结与展望 |
| 5.1 研究总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（2）围压下自振射流频率模型及振荡模态研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题来源及研究意义 |
| 1.2 自振射流技术概述 |
| 1.3 自振射流技术研究进展 |
| 1.3.1 射流理论模型研究 |
| 1.3.2 射流特性调制研究 |
| 1.3.3 射流冲蚀行为研究 |
| 1.4 自振射流研究存在的不足 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 2 自振射流理论及装置频率模型 |
| 2.1 自振射流发生机理及空蚀机理 |
| 2.1.1 自振射流发生机理 |
| 2.1.2 自振射流空蚀机理 |
| 2.2 射流装置频率模型 |
| 2.2.1 风琴管喷嘴频率模型 |
| 2.2.2 系统管网结构频率模型 |
| 2.3 小结 |
| 3 自振射流全频谱结构 |
| 3.1 射流装置声谐固有频率计算 |
| 3.2 试验系统搭建 |
| 3.3 射流全频谱特征 |
| 3.3.1 喷嘴出口结构与射流频谱特征 |
| 3.3.2 无扩口喷嘴及射流低频特征 |
| 3.3.3 扩口喷嘴及射流高频特征 |
| 3.4 喷嘴出口结构对射流高频振荡的影响 |
| 3.5 小结 |
| 4 自振射流自激频率估算模型 |
| 4.1 自激频率与空化数 |
| 4.2 试验方案 |
| 4.3 射流自激频率估算模型 |
| 4.3.1 靶距及围压对射流频谱的影响 |
| 4.3.2 围压对斯特劳哈尔数S_d的影响 |
| 4.3.3 拟合公式及估算模型的建立 |
| 4.3.4 拟合公式的验证-变喷嘴结构 |
| 4.4 射流流动不稳定性及其产生机理 |
| 4.5 射流多模态共振 |
| 4.6 小结 |
| 5 自振射流高频振荡下模态分析 |
| 5.1 多腔喷嘴结构 |
| 5.2 试验方案 |
| 5.3 射流振荡模态分析 |
| 5.3.1 次谐波共振(容积腔A) |
| 5.3.2 基频共振(容积腔B) |
| 5.3.3 基频共振(谐振腔C) |
| 5.4 不同振荡模态的空化强度 |
| 5.5 射流能量及其转移过程 |
| 5.6 小结 |
| 6 围压下自振射流冲蚀模式 |
| 6.1 试验方案 |
| 6.2 围压下自振射流的冲蚀强度 |
| 6.2.1 不同冲蚀时间下射流的冲蚀强度 |
| 6.2.2 不同空化数及靶距下射流的冲蚀强度 |
| 6.3 自振射流的冲蚀模式 |
| 6.3.1 不同空化数及靶距下试样的表面形貌 |
| 6.3.2 冲蚀模式及其演变过程 |
| 6.4 自振射流冲蚀机理研究 |
| 6.5 自振射流振荡模态与冲蚀性能的关系 |
| 6.6 小结 |
| 7 外流场结构对射流冲蚀特性的影响 |
| 7.1 喷嘴下游边界结构对射流冲蚀特性的影响 |
| 7.2 倾斜角对射流冲蚀特性的影响 |
| 7.3 小结 |
| 8 结论 |
| 8.1 主要结论 |
| 8.2 主要创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（3）自振射流频率特性及冲蚀行为的实验研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题来源及研究意义 |
| 1.2 水射流研究进展 |
| 1.3 自振射流研究进展 |
| 1.3.1 射流自激机理研究进展 |
| 1.3.2 频率特性研究进展 |
| 1.3.3 空化冲蚀行为及应用研究进展 |
| 1.3.4 自振射流特性检测方法研究进展 |
| 1.4 自振射流研究现状分析 |
| 1.5 本文主要研究内容与结构 |
| 1.6 本章小结 |
| 2 自振射流机理及特性 |
| 2.1 自振喷嘴及射流机理 |
| 2.1.1 自振喷嘴结构 |
| 2.1.2 自振射流机理 |
| 2.2 自振射流频率特性 |
| 2.2.1 腔内流动及声谐振特征分析 |
| 2.2.2 自振喷嘴声学固有频率 |
| 2.2.3 自振射流激励频率 |
| 2.2.4 自振射流结构化频率 |
| 2.2.5 空化噪声频率 |
| 2.3 自振射流空化与冲蚀行为 |
| 2.3.1 射流空化简介 |
| 2.3.2 自振射流空化特征 |
| 2.3.3 自振射流冲蚀行为 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于管道流体信号的自振射流特性检测方法研究 |
| 3.1 射流特性检测方法 |
| 3.1.1 基于流速的检测方法 |
| 3.1.2 基于压力扰动的检测方法 |
| 3.1.3 基于可视化的检测方法 |
| 3.1.4 基于冲蚀打击的检测方法 |
| 3.2 自振射流特性检测方法 |
| 3.2.1 冲蚀实验法 |
| 3.2.2 标靶打击实验法 |
| 3.2.3 可视化实验法 |
| 3.3 基于腔内压力信号的自振射流特性检测方法 |
| 3.3.1 实验装置及参数 |
| 3.3.2 实验结果 |
| 3.3.3 自振射流特性检测方法的应用 |
| 3.3.4 结论 |
| 3.4 基于管道流体信号的自振射流特性检测方法 |
| 3.4.1 适用于管道信号检测的自振喷嘴 |
| 3.4.2 模拟围压环境的自振射流特性检测高压釜 |
| 3.4.3 射流特性检测系统及实验参数 |
| 3.4.4 实验结果与结论 |
| 3.4.5 结论 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 频率特性及影响因素研究 |
| 4.1 声学固有频率特性 |
| 4.1.1 谐振腔收缩比对频率特性影响 |
| 4.1.2 谐振腔阶数对频率特性影响 |
| 4.1.3 波速对频率特性影响 |
| 4.1.4 声学固有频率数学模型 |
| 4.2 射流结构化频率特性 |
| 4.2.1 喷嘴出口结构影响 |
| 4.2.2 空化数对结构化频率的影响 |
| 4.2.3 靶距对射流结构化频率的影响 |
| 4.2.4 射流结构化频率预估 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 空化冲蚀行为及影响因素研究 |
| 5.1 谐振腔收缩比影响 |
| 5.1.1 实验装置及参数 |
| 5.1.2 上游收缩比影响 |
| 5.1.3 下游收缩比影响 |
| 5.1.4 结论及机理 |
| 5.2 喷嘴出口结构影响 |
| 5.2.1 实验装置及参数 |
| 5.2.2 直管长度影响 |
| 5.2.3 扩口角度影响 |
| 5.2.4 扩口长度影响 |
| 5.2.5 结论及机理 |
| 5.3 靶距影响 |
| 5.3.1 实验装置及参数 |
| 5.3.2 实验结果及讨论 |
| 5.4 空化数影响 |
| 5.4.1 实验装置及参数 |
| 5.4.2 实验结果及讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 基于PIV的自振射流流场研究 |
| 6.1 粒子图像测速技术(PIV)简介 |
| 6.2 实验装置及参数 |
| 6.3 实验结果与讨论 |
| 6.3.1 平均速度场 |
| 6.3.2 湍流场 |
| 6.3.3 本征正交分解 |
| 6.3.4 拟序结构 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（4）煤层气水力空化工具参数优化和实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究目的和意义 |
| 1.2 水力空化射流技术概论及国内外技术现状 |
| 1.2.1 空化与空蚀现象 |
| 1.2.2 空化射流基本原理 |
| 1.2.3 国内外技术现状 |
| 1.3 空化工具在煤层气增产的应用 |
| 1.3.1 煤层气开采措施简介 |
| 1.3.2 空化工具应用于煤层气增产 |
| 1.4 研究内容与技术路线 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 1.5 创新点 |
| 第二章 煤层气水力空化工具增产机理分析 |
| 2.1 水力空化相关基础理论 |
| 2.1.1 空化理论概述 |
| 2.1.2 空化数 |
| 2.1.3 空化的分类 |
| 2.2 空泡动力学模型的建立 |
| 2.2.1 空泡的静力平衡 |
| 2.2.2 空泡的运动方程 |
| 2.2.3 空泡的膨胀和压缩 |
| 2.3 煤层气空化增产机理研究 |
| 2.3.1 煤储层特征 |
| 2.3.2 煤层气吸附机理 |
| 2.3.3 煤层气解吸/扩散/渗流机理 |
| 2.3.4 空化效应促进煤层气增产机理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 空化工具的结构设计 |
| 3.1 空化工具结构设计 |
| 3.1.1 典型喷嘴内流场对比分析 |
| 3.1.2 Helmholtz自激振荡喷嘴设计 |
| 3.2 本章小结 |
| 第四章 自激振荡空化喷嘴射流流场数值模拟及参数优化 |
| 4.1 数学模型的建立 |
| 4.1.1 多相流模型 |
| 4.1.2 湍流模型 |
| 4.1.3 空化模型 |
| 4.2 物理模型的建立及网格划分 |
| 4.2.1 几何模型的建立 |
| 4.2.2 网格划分及质量检测 |
| 4.2.3 网格无关性验证 |
| 4.2.4 数值模拟方案及边界条件设置 |
| 4.2.5 空化工具内流场数值模拟 |
| 4.3 自激振荡空化喷嘴结构参数优化设计 |
| 4.3.1 自激振荡腔腔径与上喷嘴直径配比DC/d1 对自激振荡喷嘴空化效果的影响 |
| 4.3.2 上下喷嘴直径比d2/d1 对自激振荡喷嘴空化效果的影响 |
| 4.3.3 自激振荡腔长径比LC/DC对自激振荡喷嘴空化效果的影响 |
| 4.3.4 上喷嘴入射角β_1对自激振荡喷嘴空化效果的影响 |
| 4.4 运行参数对喷嘴空化效果的影响 |
| 4.4.1 不同入口流速对自激振荡喷嘴空化效果的影响 |
| 4.4.2 不同围压对自激振荡喷嘴空化效果的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 自激振荡空化工具实验研究 |
| 5.1 实验目的 |
| 5.2.1 实验装置 |
| 5.2.2 工作原理 |
| 5.2.3 实验方法 |
| 5.2 实验方案设计 |
| 5.3 空化工具实验结果及分析 |
| 5.3.1 入口流量(流速)对压降的影响 |
| 5.3.2 上下喷嘴直径比d2/d1 对压降的影响 |
| 5.3.3 振荡腔长径比LC/DC对压降的影响 |
| 5.4 优化后的结构实验结果 |
| 5.5 空化工具对煤层改造效果的实验研究 |
| 5.5.1 实验方法 |
| 5.5.2 实验结果及分析 |
| 5.6 本章小节 |
| 第六章 结论与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读研究生期间参加科研情况及获得的学术成果 |
（5）淹没水射流沿程压力计算（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 高压水射流概况 |
| 1.2.1 高压水射流技术的发展概况 |
| 1.2.2 淹没水射流 |
| 1.2.3 淹没水射流结构 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 淹没水射流实验研究现状 |
| 1.3.2 淹没水射流的数值模研究 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 1.5 技术路线图 |
| 第二章 高压淹没水射流滞止压力实验研究 |
| 2.1 淹没水射流滞止压力实验 |
| 2.1.1 实验方法选择 |
| 2.1.2 实验仪器及操作 |
| 2.2 实验结果及其分析 |
| 2.2.1 轴心结果分析 |
| 2.2.2 淹没水射流的空化 |
| 2.2.3 横断面结果分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 基于Realizable k-ε模型对淹没水射流的数值模拟研究 |
| 3.1 流体动力学的控制方程 |
| 3.1.1 质量守恒方程 |
| 3.1.2 动量守恒方程(N-S方程) |
| 3.1.3 雷诺方程 |
| 3.2 涡粘模型 |
| 3.3 数值模拟计算 |
| 3.3.1 计算软件Fluent简介 |
| 3.3.2 模型建立与边界条件的设置 |
| 3.3.3 网格划分与求解器设置 |
| 3.4 模拟结果 |
| 3.4.1 模拟结果对比及其分析 |
| 3.4.2 需要改良的关键模型参数 |
| 3.4.3 σ_k和σ_ε对计算结果的影响 |
| 3.5 模型参数改良后的模拟结果 |
| 3.5.1 改良计算结果与实验值对比 |
| 3.5.2 改良计算结果与其它学者实验对比 |
| 3.5.3 改良计算结果与实验值横断面对比 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 淹没水射流空化气泡模拟及考虑空化作用的压力计算 |
| 4.1 空化原理 |
| 4.1.1 空化现象的过程 |
| 4.1.2 空化数 |
| 4.2 空化模型简介 |
| 4.2.1 欧拉-拉格朗日法 |
| 4.2.2 欧拉-欧拉法 |
| 4.2.3 三种欧拉空化模型简介 |
| 4.3 淹没水射流空化数值模拟 |
| 4.3.1 多相流模型选择 |
| 4.3.2 空化模型选择 |
| 4.3.3 空化模拟的边界条件及参数设置 |
| 4.4 空化模拟结果 |
| 4.4.1 模拟的气相体积分数云图 |
| 4.4.2 模拟的沿程压力及分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（6）自激振荡脉冲射流剪切层回流涡强化传热特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题研究的背景及意义 |
| 1.3 本课题的国内外研究现状 |
| 1.3.1 涡旋换热及其热性能影响因素 |
| 1.3.2 涡旋传热研究方法 |
| 1.3.3 自激振荡腔室换热研究 |
| 1.4 本文主要的研究内容 |
| 1.5 技术路线 |
| 第2章 自激振荡腔室脉动流的形成及强化传热 |
| 2.1 脉动射流强化换热 |
| 2.1.1 热流道边界层 |
| 2.1.2 脉动射流对换热的影响 |
| 2.2 自激振荡脉动效应 |
| 2.2.1 自激振荡脉动流的产生 |
| 2.2.2 自激振荡有效反馈条件 |
| 2.2.3 自激振荡腔室固有频率 |
| 2.3 换热性能评价指标 |
| 2.3.1 基于熵产分析的换热指标 |
| 2.3.2 基于场协同理论的换热指标 |
| 2.3.3 基于综合性能评价的换热指标 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 自激振荡回流涡的形成及腔室模型建立 |
| 3.1 自激振荡腔室热流道回流涡的形成 |
| 3.2 CFD求解原理 |
| 3.3 湍流模型 |
| 3.3.1 大涡模拟 |
| 3.3.2 亚网格应力模型 |
| 3.4 自激振荡腔室模型建立 |
| 3.4.1 物理模型 |
| 3.4.2 网格划分及边界条件 |
| 3.4.3 湍流模型验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 自激振荡热流道回流涡换热数值计算 |
| 4.1 自激振荡回流涡的形成 |
| 4.2 自激振荡回流涡的演变 |
| 4.3 热流道速度 |
| 4.4 热流道温度 |
| 4.5 热流道壁面剪切力和努塞尔数 |
| 4.6 综合评价因子PI |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 自激振荡腔室不同结构参数下传热性能分析 |
| 5.1 可调试自激振荡热流道结构设计 |
| 5.2 自激振荡入口压强对脉冲率的影响 |
| 5.3 自激振荡腔长对涡量场与速度矢量场的影响 |
| 5.4 自激振荡腔径对涡量场与速度矢量场的影响 |
| 5.5 自激振荡下游碰撞角对涡量场与速度矢量场的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
（7）自激振荡脉冲空化射流喷嘴多目标优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究目的和意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 课题研究目的和意义 |
| 1.2 水射流技术国内外研究现状 |
| 1.3 脉冲空化射流国内外研究现状 |
| 1.4 多目标优化算法国内外研究现状 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第2章 自激振荡脉冲空化射流喷嘴仿真模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 单腔自激振荡脉冲空化射流喷嘴仿真模型 |
| 2.2.1 几何模型 |
| 2.2.2 网格划分与无关性验证 |
| 2.2.3 参数设置 |
| 2.3 双腔自激振荡脉冲空化射流喷嘴仿真模型 |
| 2.3.1 几何模型 |
| 2.3.2 网格划分与无关性验证 |
| 2.3.3 参数设置 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 单腔自激振荡脉冲空化射流喷嘴射流特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 单腔自激振荡脉冲空化射流喷嘴正交试验 |
| 3.2.1 正交试验设计 |
| 3.2.2 正交试验结果分析 |
| 3.3 单腔自激振荡脉冲空化射流喷嘴谐振机理分析 |
| 3.4 参数对单腔自激振荡脉冲空化射流喷嘴射流性能的影响 |
| 3.4.1 入口圆角对射流性能的影响 |
| 3.4.2 腔径对射流性能的影响 |
| 3.4.3 腔长对射流性能的影响 |
| 3.4.4 下喷嘴直径对射流性能的影响 |
| 3.4.5 入口压力对射流性能的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 双腔自激振荡脉冲空化射流喷嘴射流特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 双腔自激振荡脉冲空化射流喷嘴正交试验 |
| 4.2.1 正交试验设计 |
| 4.2.2 正交试验结果分析 |
| 4.3 双腔自激振荡脉冲空化射流喷嘴谐振机理分析 |
| 4.4 参数对双腔自激振荡脉冲空化射流喷嘴射流性能的影响 |
| 4.4.1 前腔入口圆角对射流性能的影响 |
| 4.4.2 前腔腔径对射流性能的影响 |
| 4.4.3 前腔腔长对射流性能的影响 |
| 4.4.4 前腔下喷嘴直径对射流性能的影响 |
| 4.4.5 腔距对射流性能的影响 |
| 4.4.6 后腔入口圆角对射流性能的影响 |
| 4.4.7 后腔腔径对射流性能的影响 |
| 4.4.8 后腔腔长对射流性能的影响 |
| 4.4.9 后腔下喷嘴直径对射流性能的影响 |
| 4.4.10 入口压力对射流性能的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 自激振荡脉冲空化射流喷嘴多目标优化研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 多目标优化设计 |
| 5.2.1 BP神经网络算法 |
| 5.2.2 非支配排序遗传算法 |
| 5.2.3 多目标优化设计方案 |
| 5.3 单腔自激振荡脉冲空化射流喷嘴多目标优化结果分析 |
| 5.4 双腔自激振荡脉冲空化射流喷嘴多目标优化结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 自激振荡脉冲空化射流喷嘴流场可视化试验 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 自激振荡脉冲空化射流喷嘴流场可视化分析 |
| 6.2.1 试验平台 |
| 6.2.2 试验模型 |
| 6.2.3 试验方案 |
| 6.2.4 试验结果分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（8）液环泵内气液两相流动特性及其性能优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号及缩略词 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题研究背景和意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 液环泵内部气液流动及性能研究现状 |
| 1.3.2 泵内部流动结构研究现状 |
| 1.3.3 泵瞬态特性研究现状 |
| 1.3.4 泵内流动优化方法及降阶模型 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 液环泵内气液两相流场的可视化及水力激励特性的实验研究 |
| 2.1 模型泵结构及设计参数 |
| 2.2 实验系统及实验方法 |
| 2.2.1 液环泵实验系统 |
| 2.2.2 数据测试与采集 |
| 2.3 实验结果及分析 |
| 2.3.1 补液量对泵水力性能的影响 |
| 2.3.2 液环泵的启动特性分析 |
| 2.3.3 不同工况下泵内流动结构、压力脉动及振动特性 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 液环泵内气液两相流动瞬态特性的数值分析 |
| 3.1 基于不同湍流模型的液环泵内气液流动分析 |
| 3.1.1 液环泵内气液流动的CFD模型 |
| 3.1.2 计算网格及网格无关性验证 |
| 3.1.3 结果分析 |
| 3.2 基于LES模型的液环泵内气液流动瞬态特性分析 |
| 3.2.1 液环泵内部气液两相流动瞬态特性 |
| 3.2.2 液环泵内涡结构识别及其动态演化分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 液环泵叶轮轴向间隙泄漏流动分析 |
| 4.1 数值求解方法 |
| 4.2 数值结果与实验结果对比分析 |
| 4.2.1 泵水力性能曲线对比分析 |
| 4.2.2 泵内气液两相流场对比分析 |
| 4.3 轴向间隙内流场分布及间隙泄漏流结构 |
| 4.3.1 间隙内流场分布特性分析 |
| 4.3.2 轴向间隙泄漏流结构分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于降阶模型方法的液环泵内瞬态气液流动分析 |
| 5.1 本征正交分解(POD)原理 |
| 5.2 液环泵的POD模态分解及降阶模型流场预测理论 |
| 5.2.1 泵内流场的POD模态分解 |
| 5.2.2 POD降阶模型及RBF代理模型 |
| 5.3 结果和分析 |
| 5.3.1 泵内流场的空间基模态及其系数的时域特征 |
| 5.3.2 POD降阶模型的流场预测分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 基于POD代理模型的液环泵性能优化研究 |
| 6.1 Gappy POD方法 |
| 6.2 液环泵的POD代理模型优化方法 |
| 6.2.1 叶型参数化方法 |
| 6.2.2 梯度优化方法 |
| 6.3 POD样本集生成及其预测精度验证 |
| 6.3.1 POD初始样本集生成 |
| 6.3.2 初始样本及测试样本的数值计算 |
| 6.3.3 POD内流场重构及其预测精度验证 |
| 6.4 叶型扰动对流场变量的敏感性分析 |
| 6.5 优化结果分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 研究总结 |
| 7.2 本文的创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间发表的论文及科研成果 |
（9）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 |
（10）非定常空化流动及其诱导振动特性研究综述（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 空化流动的研究现状 |
| 1.1 空化流动的试验研究 |
| 1.2 空化流动的数值模拟研究 |
| 2 空化流激振动特性的研究现状 |
| 2.1 空化流激振动的试验研究 |
| 2.2 空化流激振动的数值模拟研究 |
| 3 研究展望 |
四、CAVITATION INCEPTION IN TURBULENT SHEAR LAYERS（论文参考文献）
- [1]轴流式喷水推进泵空化与间隙泄漏涡特性研究[D]. 吴文策. 西安理工大学, 2021
- [2]围压下自振射流频率模型及振荡模态研究[D]. 潘岩. 北京科技大学, 2021(08)
- [3]自振射流频率特性及冲蚀行为的实验研究[D]. 蔡腾飞. 北京科技大学, 2021
- [4]煤层气水力空化工具参数优化和实验研究[D]. 朱昊. 西安石油大学, 2021(09)
- [5]淹没水射流沿程压力计算[D]. 余健翔. 江西理工大学, 2021(01)
- [6]自激振荡脉冲射流剪切层回流涡强化传热特性研究[D]. 胡高全. 武汉科技大学, 2021(01)
- [7]自激振荡脉冲空化射流喷嘴多目标优化研究[D]. 王卫东. 燕山大学, 2021(01)
- [8]液环泵内气液两相流动特性及其性能优化研究[D]. 郭广强. 兰州理工大学, 2020
- [9]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)
- [10]非定常空化流动及其诱导振动特性研究综述[J]. 吴钦,郭一梦,刘韵晴,王国玉. 空气动力学学报, 2020(04)