水下空化射流沖蝕技術(shù)及實驗研究.pdf

1、空化射流技術(shù)將水射流技術(shù)與空化現(xiàn)象相結(jié)合，利用空泡破裂時產(chǎn)生的強大沖擊力來增強射流的作用效果，其沖蝕能量更強、工作效率較高，因此廣泛應(yīng)用于工業(yè)清洗、開采鉆探、材料破碎等水力學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域，由于其將具有強烈破壞作用的空化空蝕現(xiàn)象引入到水射流之中，將破壞作用變?yōu)橛欣饔茫菄鴥?nèi)外很多學(xué)者研究的熱點領(lǐng)域。
　　本文以水下空化射流為研究對象，以產(chǎn)生高強度剪切型原理空化射流、表面不同形貌耐空化腐蝕能力為研究目標(biāo)，采用標(biāo)準(zhǔn)試件沖蝕法、高速攝影技術(shù)

2、、噪聲測量技術(shù)以及激光顯徼掃描技術(shù)相結(jié)合的方法，對空化射流沖蝕技術(shù)進行了系統(tǒng)的研究。論文中提出了可視化水下空化射流的研究方案，設(shè)計并搭建了樣機，并對剪切型空化原理類型的噴嘴進行了大量研究，得出了其優(yōu)化的結(jié)構(gòu)模型及尺寸參數(shù)，可用于以后的設(shè)計開發(fā)之中，同時深入分析了不同表面微觀形貌在空化射流沖蝕下的腐蝕規(guī)律，有助于推動耐空化腐蝕能力的進一步探索。
　　有關(guān)各章內(nèi)容分述如下：
　　第一章，介紹了空化射流技術(shù)的發(fā)展、產(chǎn)生機理及其特點

3、，重點闡述了國內(nèi)外學(xué)者對空化射流的研究進展與研究成果，概括總結(jié)了研究空化現(xiàn)象與空化射流的先進方法與技術(shù)，與此同時，著重說明了水下空化射流技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域及重要性，簡要闡述了課題的研究意義與研究內(nèi)容。
　　第二章，提出了可視化水下空化射流的研究方案，設(shè)計并搭建了可視化水下空化射流試驗系統(tǒng)裝置，可產(chǎn)生一定參數(shù)可調(diào)的穩(wěn)定空化射流;確立了實驗的研究手段與方法，使用精密光學(xué)設(shè)備、聲學(xué)設(shè)備等對空化射流技術(shù)的研究進一步奠定了基礎(chǔ)。
　　第三

4、章，對噴嘴出口空化射流的流場進行了分析，在前人提出的理論模型基礎(chǔ)之上，通過高速攝像圖像、頻譜分析以及沖蝕后形貌對空化流場模型進行進一步的分析;其次，重點通過數(shù)值分析的方法對空化射流流場形態(tài)進行仿真分析，利用電子計算機和離散化的數(shù)值方法對空化射流流場進行數(shù)值計算和圖像顯示，在時間和空間上定量描述流場的數(shù)值解，通過Fluent軟件對噴嘴出口空化射流流場進行了計算流體力學(xué)仿真。
　　第四章，以剪切型原理空化射流噴嘴為研究對象，著重分析了

5、剪切型原理空化噴嘴的結(jié)構(gòu)模型及尺寸參數(shù)，比較分析了各種哨嘴對空化射流強度的影響，尋找一種較好的哨嘴結(jié)構(gòu)模型;通過大量實驗分析噴嘴哨嘴的尺寸參數(shù)對空化射流強度的影響關(guān)系，并找到了效果較好的尺寸參數(shù)關(guān)系。
　　第五章，研究不同表面形貌抵抗空化侵蝕能力高低。首先采用標(biāo)準(zhǔn)試件沖蝕法，從宏觀上比較了四種同一材質(zhì)、不同的表面形貌零件耐空化腐蝕能力的高低，根據(jù)大量實驗數(shù)據(jù)分析并得出了一定的結(jié)論;從微觀層面，采用共聚焦激光顯微技術(shù)，實時對空化射流