水力空化裝置的設(shè)計(jì)及研究.pdf

1、空化是一種普遍的水動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象，發(fā)生在局部壓力低于該溫度下飽和蒸汽壓的液體區(qū)域。如果維持水溫不變，使水面的壓強(qiáng)降低到某臨界值后，水體內(nèi)部原來含有的很小氣泡（通稱氣核）將迅速膨脹，在水中形成含有水蒸氣或其它氣體的明顯氣泡，這種現(xiàn)象稱為“空化”?？栈F(xiàn)象包括空泡的發(fā)育、膨脹、潰滅、反彈過程，它是一個(gè)非恒定過程。在低壓區(qū)空化的液體挾帶著大量的空泡形成了“汽液兩相流”運(yùn)動(dòng)，水流挾帶著的空泡在流經(jīng)下游壓強(qiáng)較高的區(qū)域時(shí)將發(fā)生潰滅?？张菰跐鐣r(shí)會(huì)產(chǎn)生瞬

2、時(shí)的局部高溫、高壓、發(fā)光、高速水射流等極端物理?xiàng)l件，在短時(shí)間內(nèi)會(huì)釋放大量的能量。研究表明：空泡潰滅時(shí)將產(chǎn)生瞬時(shí)局部高溫（約5200 K）、高壓（50 MPa以上），并能形成強(qiáng)烈的沖擊波和速度高達(dá)100 m/s以上的微射流。將空泡潰滅的能量用于某些過程的強(qiáng)化是個(gè)全新的領(lǐng)域，它可以為一般情況下難以實(shí)現(xiàn)的物理或化學(xué)反應(yīng)提供特殊的環(huán)境。
　　 本論文從空泡動(dòng)力學(xué)出發(fā)，引入著名的空泡徑向運(yùn)動(dòng)方程--Rayleigh方程，通過分析空泡中最簡

3、單的情況--單個(gè)靜止球形空泡的靜力平衡條件，從而可以解釋在一定條件下氣體核子會(huì)膨脹發(fā)展為可見空泡的現(xiàn)象；在此基礎(chǔ)上又分析了Harvey核子理論，進(jìn)而可以解釋所有的空化現(xiàn)象；隨后又引入了表征空化狀態(tài)的空化數(shù)和表征空化初生的空化初生數(shù)，并且對(duì)影響空化初生的因素進(jìn)行了分析。
　　 本論文在對(duì)國內(nèi)外文獻(xiàn)綜合分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一套水力空化實(shí)驗(yàn)裝置，該實(shí)驗(yàn)裝置采用孔板作為水力空化發(fā)生器。本論文通過在管路中安裝不同開孔率及孔排布方式的孔板及

4、記錄不同管路狀況下孔板前壓力、孔板后壓力、管路流量等數(shù)據(jù)，經(jīng)過進(jìn)一步的分析得到了孔板開孔率和孔排布方式對(duì)孔板前壓力、孔板前后壓差的影響，從而可以進(jìn)一步研究孔板的水力學(xué)特性，并為以后水力空化實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)及優(yōu)化提供依據(jù)。
　　 本論文實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：孔板前氣泡隨管路流量增大有明顯變化趨勢，對(duì)孔板后水流流動(dòng)狀態(tài)影響非常大，會(huì)推遲水力空化初生。隨孔板開孔率增加，管路最大流量會(huì)相應(yīng)增大，而在開孔率相同的情況下，管路最大流量的變化情況會(huì)隨孔