气泡动力学研究

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气泡流体力学特性的数值模拟研究

气泡流体力学特性的数值模拟研究

气泡流体力学特性的数值模拟研究气泡流体力学是一种研究气泡在流体中运动和相互作用的学科。

气泡可以在自由液面、气泡分散液体中和液面下运动。

气泡流体力学的研究不仅可以解释气泡在流体中的行为,并且可以为水下推进器、气泡塔和气泡浮力等应用提供理论、技术支持。

气泡流体力学的理论研究需要依赖于实验和计算。

实验虽然可以直观地观察气泡在液体中的运动,但由于实验的限制,往往无法得到全面、准确的数据。

而计算则可以方便地获取气泡在流体中的各种特性,提高研究的准确性和可靠性。

数值模拟是气泡流体力学中的一个重要方法。

数值模拟可以通过计算机对气泡运动的各种特性进行模拟,如气泡尺寸、速度、形态、破裂和聚合等,从而使气泡流体力学的理论研究更加深入和完整。

数值模拟气泡流体力学主要依赖于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,简称CFD)技术。

CFD技术是一种将流体力学理论、数值计算方法和计算机技术结合起来的一种技术,主要用于对流动的数值模拟分析和计算。

CFD 技术的应用使得气泡流体力学的数值模拟成为可能。

气泡流体力学的数值模拟主要分为欧拉法和拉格朗日法。

欧拉法是一种基于控制体积的流体力学数值模拟方法,将物体分为以一定点为中心的一个体积,通过对这个体积的运动状态进行计算,来推求物体在宏观上的运动和力学特性。

欧拉法在气泡流体力学中应该用于大气泡的计算模拟。

拉格朗日法是一种基于对粒子移动轨迹的运动方程建模的数值模拟方法,这种方法的优点是可以准确地追踪气泡的运动轨迹,可以用于小气泡的模拟计算和气泡间作用。

此外,拉格朗日法还可以将气泡的形态变化考虑进去,使得模拟结果更加准确。

数值模拟气泡流体力学方法的应用范围很广。

例如,在水下推进器中,气泡的运动和破裂对推进器的性能有很大的影响。

通过数值模拟气泡流体力学,研究人员可以预测气泡的行为,为推进器的设计和优化提供指导。

同样地,数值模拟气泡流体力学在气泡塔中、气泡浮力中也有广泛的应用。

气泡动力学特性的三维数值模拟研究

气泡动力学特性的三维数值模拟研究

气泡动力学特性的三维数值模拟研究引言:气泡动力学特性的研究在科学与工程领域具有重要意义。

气泡的运动和变形对于多个领域的过程有着显著的影响,比如在能源工程、环境工程和生物医学等方面。

本文通过三维数值模拟研究,探索气泡在不同流场条件下的运动和形态变化,深入分析气泡动力学的特性。

一、数值模拟方法的选择在研究气泡动力学特性时,数值模拟方法是一种有效且灵活的手段。

本文选择了三维数值模拟方法,通过数值求解流体力学方程和热传导方程,确定气泡的运动和形态变化。

二、气泡的动力学模型气泡的运动受到力学和热传导的耦合作用。

本文建立了一个综合考虑了浮力、阻力、表面张力等力的气泡动力学模型。

同时,在研究中还考虑了温度对气泡的影响,建立了热传导模型。

三、气泡在静态流场中的数值模拟结果本文首先对气泡在静态流场中的运动进行数值模拟。

在模拟中,我们固定了气泡的初始位置和形态,然后通过数值方法求解流体力学方程,确定气泡的运动轨迹。

结果表明,在静态流场中,气泡的运动轨迹受到浮力和阻力的影响,随着时间的推移,气泡会逐渐趋向于平衡状态。

四、气泡在动态流场中的数值模拟结果本文进一步研究了气泡在动态流场中的运动和形态变化。

在模拟中,我们改变了流场的速度和方向,通过数值方法求解流体力学方程,得到了气泡在不同流场条件下的运动轨迹和形态。

结果表明,在动态流场中,气泡的运动更加复杂,流体的速度和压力分布对气泡的形态和运动轨迹产生了显著影响。

五、对气泡动力学特性的讨论和分析通过对数值模拟结果的分析和讨论,我们深入研究了气泡动力学的特性。

不同流场条件下气泡的运动和形态变化呈现出多种多样的特点,这为气泡在工程中的应用提供了理论依据和参考。

结论:本文通过三维数值模拟研究,对气泡动力学特性进行了深入分析。

研究结果表明,气泡的运动和形态变化受到多种因素的影响,在不同流场条件下呈现出不同的特点。

这些研究成果对于提高气泡在工程应用中的效率和精度具有重要意义。

同时,本文的研究方法和模型也为类似问题的研究提供了参考。

液体流动中的气泡动力学行为研究

液体流动中的气泡动力学行为研究

液体流动中的气泡动力学行为研究在液体流动中存在气泡的行为是一个复杂而又重要的研究课题,涉及到流体力学、气体动力学以及多相流动等多个学科领域。

气泡在流动中的运动和变形对于许多工业过程和自然现象都具有重要的影响。

本文将对液体流动中的气泡动力学行为进行深入研究,从气泡的生成、运动、变形以及与周围流体的相互作用等方面进行探讨。

一、气泡的生成与运动液体中的气泡通常是通过物质的释放或者通过温度、压力等条件的变化而形成的。

在液体中存在着各种各样的气泡生成机制,例如核化、溶解和气体扩散等。

这些机制会导致气泡的大小、形态和数量上的差异。

当气泡生成后,它将随着液体流动而运动。

在流体中,气泡的运动受到流体的阻力和浮力的共同作用。

当流体速度较小时,气泡通常是以几何平衡的形态运动,而当速度增大时,流体的惯性力将会对气泡的运动产生明显影响。

二、气泡的变形与破裂在液体流动中,气泡的变形是一个重要的研究课题。

气泡的变形受到周围流体的剪切力和压力梯度的共同作用。

当气泡在流动中受到剪切力时,其形状将会发生变化,常见的形态包括球形、卵形和薄膜形等。

当气泡的变形达到一定程度时,它可能会发生破裂。

气泡的破裂可以产生剧烈的液体动力学现象,如涡旋、冲击波等。

破裂行为对于气泡运动和周围流体的扰动有着重要的影响,因此对气泡的破裂行为进行研究具有重要的理论和实际价值。

三、气泡与周围流体的相互作用在液体流动中,气泡与周围流体之间存在着复杂的相互作用。

当气泡与流体接触时,会产生接触线,这一接触线的形状和长度对气泡的稳定性和运动有着重要的影响。

同时,气泡与周围流体之间的质量传递、热传递和动量传递等过程也会对气泡的行为产生重要影响。

气泡的运动和变形还会对周围流体产生扰动。

这些扰动可以影响流体的速度场和压力场,从而改变流动的结构和特性。

因此,对气泡与周围流体的相互作用进行研究不仅有助于理解气泡的行为,也对于探索流体流动的机制有着重要的意义。

结论液体流动中的气泡动力学行为是一个复杂而又具有重要意义的研究领域。

多相流体力学中的气泡运动分析

多相流体力学中的气泡运动分析

多相流体力学中的气泡运动分析引言多相流体力学是研究不同物质组成的流体的运动行为的学科。

其中,气泡运动是多相流体力学中重要的研究内容之一。

气泡在液体中的运动行为,不仅涉及到气泡本身的形态演变和运动轨迹,还与周围液体的流动有密切关系。

本文将针对多相流体力学中的气泡运动进行详细的分析和探讨。

1. 气泡运动的基本原理1.1 气泡的形态演变气泡在液体中的形态演变是气泡运动的基本过程之一。

根据气泡尺寸和周围流体的性质不同,气泡的形态演变可以分为以下几种情况:•小尺寸气泡的形态演变:小尺寸气泡受到表面张力的影响较大,一般呈现球形。

当气泡受到外部压力影响时,表面张力将阻力气泡的形态演变,使其保持球形。

•大尺寸气泡的形态演变:大尺寸气泡在液体中的形态演变受到液体流动的影响较大。

当气泡受到流体的剪切力作用时,气泡形成扁平形状,并且有可能发生不稳定现象,如破裂或者分裂等。

1.2 气泡的运动行为气泡在液体中的运动行为受到多种力的作用,包括浮力、阻力、表面张力等。

这些力共同作用,影响气泡的运动轨迹和速度。

•浮力:浮力是气泡运动中最主要的力之一。

根据阿基米德原理,气泡受到向上的浮力,与其周围液体的密度差和体积有关。

浮力可以使气泡向上运动或者向下沉降。

•阻力:气泡在液体中运动时,会受到液体的阻力影响。

阻力的大小与气泡的速度和形状有关,一般是与速度的平方成正比。

•表面张力:气泡表面处于气液两相的界面,表面张力将影响气泡的形态演变和运动。

当气泡表面张力较大时,气泡形态更加稳定,运动速度较慢。

1.3 气泡运动的模拟方法多相流体力学中,为了模拟气泡在液体中的运动行为,研究者设计了各种数值模拟方法,包括体积力法、界面跟踪法和拉格朗日法等。

这些模拟方法基于控制方程组和界面追踪算法,可以模拟各种气泡运动情况,并得到气泡的形态演变和运动轨迹。

2. 气泡运动的应用2.1 气泡运动在工程领域的应用气泡运动在工程领域有着广泛的应用,主要包括以下几个方面:•氨气泡运动研究在化学工程中的应用:化学反应过程中,气泡的形态演变和运动行为对反应速率和反应效果有重要影响。

核态沸腾气泡动力学参数研究综述

核态沸腾气泡动力学参数研究综述

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气泡动力学特性的研究与应用

气泡动力学特性的研究与应用

气泡动力学特性的研究与应用随着科技的发展,气泡动力学逐渐成为了研究和应用的重要方向。

气泡既是一种普遍存在于自然界中的物质,又是一种可用于工业生产和科学实验研究的重要手段。

气泡的动力学特性研究既有理论意义,也有实际应用价值,本文将就此探讨。

一、气泡动力学特性的基本概念气泡是一种空气或其它气体包裹在水(或其它液体)中的球形或半球形体。

气泡通常是由于振荡、撞击、渗漏等原因形成。

在自然界中,气泡广泛应用于海洋、人体生理、大气、地表水、燃烧和环保等领域。

此外,气泡也是科学实验和工业生产中常用的物质。

气泡动力学特性研究的目的是解析气泡所受到的运动和外力作用的物理特性,如气泡在液体中的流动、振荡、破裂、生长等过程。

气泡在液体中的运动主要受到重力、表面张力、动量和浮力等力的作用。

气泡大小和形状、液体性质、气泡运动速度等因素都对气泡运动和特性产生影响。

依据不同研究对象和方法,气泡动力学特性研究可以分为理论分析、实验和数值模拟三种不同形式。

二、气泡动力学特性的研究方法(一)理论分析气泡动力学特性的理论分析主要通过数学物理方程模型建立,通过求解方程得到特定气泡的运动和特性。

气泡运动与物理特性耦合的物理方程组主要包括Navier-Stokes方程、质量守恒方程、气泡表面张力方程、以及边界条件等方程式。

通过对方程解析求解,可以得到气泡育形、壁压、速度、流场等运动参数和字符参数。

理论分析的优势在于可以给出简洁而通用的模型,能够预测和探索气泡特定运动特性,还可以为实验和数值模拟提供参数参考。

不过,理论分析方法的不足之处在于常常需要解答很多数学问题来获得分析和预测结果,这需要特定的数学技术,难以解决实际工程和生产中的某些问题。

(二)实验气泡动力学特性的实验研究可以通过光学实验、水力学模型实验、压力实验等方式进行。

常见的实验设备包括气泡发生器、气泡观测装置、高速相机、光学显微镜等。

实验能够定量获取气泡的运动速度、形态、壁压、生长和破裂循环等动态信息,具有无可替代的优势。

《2024年气泡动力学特性的三维数值模拟研究》范文

《2024年气泡动力学特性的三维数值模拟研究》范文

《气泡动力学特性的三维数值模拟研究》篇一一、引言气泡动力学特性在多个领域中有着广泛的应用,包括化学工程、海洋科学、环境科学等。

对于理解其内部动力学行为及影响因素,我们迫切需要进行三维数值模拟研究。

本篇论文的目标即对气泡动力学的三维数值模拟进行研究,深入探索其内在机制及影响因素。

二、背景及目的近年来,随着计算机技术的发展,气泡动力学的三维数值模拟成为研究该领域的一种重要手段。

通过三维数值模拟,我们可以更直观地了解气泡的生成、发展、变化及消亡过程,从而为实际工程应用提供理论支持。

本研究的目的是通过建立精确的三维模型,分析气泡的动态特性,并探讨各种因素对气泡行为的影响。

三、研究方法本研究采用三维流体动力学模型进行数值模拟。

首先,我们建立了气泡的三维模型,并利用计算流体动力学(CFD)软件进行模拟。

在模拟过程中,我们考虑了流体的粘性、表面张力、重力等因素对气泡的影响。

此外,我们还采用了高精度网格技术以提高模拟的准确性。

四、模拟结果与分析1. 气泡的生成与变化在模拟中,我们发现气泡的生成与周围流体的性质密切相关。

当流体中的压力达到一定值时,气泡开始生成。

其形状在初生时多为圆形或近似球形,随后会受到流体动力和其他外部力的影响而发生变化。

随着气体的释放和扩散,气泡的形状变得更为复杂,出现扭曲、形变等现象。

2. 气泡的动力学特性通过模拟,我们观察到气泡在流体中的运动受到多种力的作用,包括流体动力、表面张力、重力等。

这些力共同决定了气泡的运动轨迹和速度。

此外,我们还发现气泡的大小和形状对其动力学特性有显著影响。

大而扁平的气泡在流体中更容易受到阻碍,而小而圆的气泡则更为活跃和快速地运动。

3. 影响因素的探讨我们对流体的粘性、表面张力以及气体的释放速率等因素进行了模拟研究。

结果显示,流体的粘性对气泡的大小和运动速度有显著影响,粘性越大的流体产生的气泡越小且运动速度较慢;表面张力则决定了气泡的形状和稳定性;气体的释放速率则决定了气泡生成的频率和数量。

气泡动力学的研究及应用

气泡动力学的研究及应用

气泡动力学的研究及应用气泡动力学是一门涉及气泡和液体相互作用的学科,领域十分广泛,包括海洋、生物、化工、环保等领域。

它通过研究气泡在液体中的运动和形态变化,探索这些变化对其周围环境的影响,并应用于工业生产、科学研究等领域。

本文将从气泡动力学的基本概念、气泡动力学的研究方法、气泡动力学的应用等方面进行论述。

一、气泡动力学的基本概念气泡动力学是一门研究气泡和液体相互作用的学科。

其中,气泡可以是固体、液态、气态,液体可以是单相、多相,液体和气泡之间的相互作用可以是物理、化学、生物、机械等多种方式。

气泡的形态和大小在运动中会发生变化,这些变化也会影响周围的环境。

二、气泡动力学的研究方法1.实验方法气泡动力学的实验方法包括红外光谱、拉曼光谱、超声、光学显微镜、高速摄像、电极位移等。

实验方法可以提供各种气泡运动参数的信息,例如气泡速度、形态、大小、位置等。

实验方法可以快速而准确地获得气泡动力学的有关信息。

2.数值模拟方法气泡动力学的数值模拟方法包括CFD(Computational Fluid Dynamics )数值模拟和离散元数值模拟等。

数值模拟方法利用计算机对气泡动力学进行建模,计算气泡和周围流体的运动参数,并预测气泡在流体中的路径和形态,在实验方法不能满足需要时,数值模拟是一种有效的研究方法。

三、气泡动力学的应用1.海洋领域在海洋环境中,气泡动力学的研究可以帮助人们了解海水中气泡的产生和运动规律,为海洋盐度、营养元素的分布、海洋生态系统的健康等问题提供依据。

此外,气泡动力学还可用于海洋工程中的气泡除污、泡洗等操作中。

2.生物领域在生物体内,气泡动力学的研究可以帮助人们了解人体内的血流和空气流动规律,为疾病的诊断与治疗提供依据。

例如,用气泡动力学方法研究人体的血流可以帮助卫生工作者发现血栓的存在和位置,预防血栓性疾病。

另外,气泡动力学还可以用于病菌识别、生物学仿生学研究等方面。

3.化工领域在化工工程中,气泡动力学可以用于流动过程中的物质传输与反应过程的研究,如气体液体间的传质与反应区。

气泡在密闭空间中的运动特性研究

气泡在密闭空间中的运动特性研究

气泡在密闭空间中的运动特性研究气泡是一种常见的液体中的气体团,具有较小的体积,但在某些情况下却能对流体流动产生显著的影响。

因此,对气泡在液体中的运动特性进行深入的研究对于流体动力学的发展具有重要的意义。

气泡在液体中的运动特性是由多个因素共同作用而产生的,其中最为重要的因素是气泡大小、液体表面张力、气泡在流体中的位置和液体的密度。

如果将气泡置于密闭空间中,则还需要考虑空气压力对气泡的影响。

在密闭空间中,气泡的运动方式主要取决于气泡的升降运动和水平运动。

在运动过程中,气泡可以在液体中形成涡旋和液流,并且还会与周围的气体产生热传导和质量传递。

当气泡尺寸较小时,它们通常可以自由地在密闭空间中上下游荡,并受到气体的强烈影响。

然而,当气泡尺寸较大时,由于浮力的影响,它们的运动轨迹将更为复杂,并可能与液体中其他物体同步运动。

同时,在密闭空间中,气泡可能会产生共振效应,这是由于空
气压力和周围空气的振荡所引起的。

这些共振效应可能会导致气
泡的大小和形状发生变化,也可能会产生液体中的共振波。

在气泡的运动中,液体中的气体也会受到影响。

当气泡接近流
体表面时,它们会对表面张力和气体分布产生影响,并可能引起
气体流的形成。

此外,气泡的存在还会影响气体的蒸汽压力,从
而改变液体的沸点。

总之,气泡在密闭空间中的运动特性是一个非常复杂的问题,
需要考虑多个因素对气泡的影响。

未来的研究将需要集中注意力,发掘新的机制并深入理解气泡在液体中的行为。

单气泡池沸腾过程中的气泡动力学数值模拟研究

单气泡池沸腾过程中的气泡动力学数值模拟研究

单气泡池沸腾过程中的气泡动力学数值模拟研究温度升高,水蒸发时,伴随着气泡的生成,从而在水的表面形成沸腾的状态。

这种现象是称之为水中单气泡池沸腾的模型,它被广泛应用于电力设备热效率的评估和核反应堆的控制等领域的研究。

由于气泡发生的过程具有复杂的物理性质,尚难以用传统的理论分析方法完全描述和模拟其动态行为;此外,实验研究无法覆盖到气泡放射源内部和池壁表面区域的不均匀热量分布等情况。

因此,用数值模拟方法来研究气泡动力学信息及其在单气泡池沸腾中的凝结热传递的性质,就显得极为重要。

为了研究单气泡池沸腾过程中气泡的动力学,在数值模拟方面,采用基于混合数值分析和有限体积法的格子Boltzmann方法,研究了气泡放射源内部和池壁表面区域的不均匀热量分布,特别是单气泡池沸腾过程中空气泡动力学及其形成、演化、支撑力和热传递的性质。

先,在气泡放射源内部,气泡分布的不均匀性和支撑力等参数的时空变化对池温度的分布和沸腾的过程有很大的影响;其次,在池壁表面区域,在单气泡池沸腾过程中,气泡核、泡泡体壁和池壁表面之间的热量交换及其影响强度的时空变化,对沸腾过程的演化有着重要的作用,而该交换过程的传统理论分析仍未完成。

最后,在气泡热传递的过程中,采用倾斜的声发射实验,证实了气泡内部的不同层次热量交换的存在,并提出气泡放射源内部和池壁表面区域的内热传递机制,为气泡发生的动力学研究提供了重要的理论依据。

由于气泡动力学数值模拟研究中涉及到的模型设定、参数选取和数值计算都比较复杂,大量的数值测试工作是必不可少的。

研究人员采用不同的参数设定,利用一系列的数值估算实验,获得了模拟单气泡池沸腾过程中气泡放射源内部和池壁表面区域的热量分布、演化过程及其动力学参数的数值解析,以及气泡动力学机制的数值结果与实验数据的吻合情况,为今后的研究提供了可靠的科学依据。

总之,单气泡池沸腾过程中的气泡动力学数值模拟研究为评估电力设备热效率和核反应堆的控制提供了可靠的理论依据和可靠的科学方法,其在热量传递领域研究有着重要的意义。

《2024年气泡动力学特性的三维数值模拟研究》范文

《2024年气泡动力学特性的三维数值模拟研究》范文

《气泡动力学特性的三维数值模拟研究》篇一摘要本文通过三维数值模拟技术,对气泡动力学特性进行了深入研究。

通过对气泡生成、运动、上升和破裂等过程进行数学建模和模拟,我们能够更好地理解气泡在不同条件下的行为,从而为工业生产、环境保护、海洋工程等领域的实际问题提供理论依据和解决方案。

一、引言气泡作为流体中的基本组成部分,其动力学特性在许多领域具有重要影响。

从微观的化学反应到宏观的海洋环境,气泡的生成、运动和破裂等行为都直接影响着系统的性能和稳定性。

因此,对气泡动力学特性的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。

二、研究方法本研究采用三维数值模拟技术,通过建立精确的数学模型,对气泡的动力学特性进行深入研究。

首先,我们确定了研究的物理模型和数学方程,包括流体动力学方程、热力学方程等。

然后,利用高性能计算机进行数值计算和模拟。

最后,通过数据分析和可视化技术,将模拟结果直观地展示出来。

三、气泡动力学特性的三维模拟1. 气泡生成与运动:在模拟中,我们研究了气泡从生成到运动的过程。

通过对流体动力学方程的求解,我们能够观察到气泡在流体中的运动轨迹和速度变化。

此外,我们还考虑了不同流体条件对气泡生成和运动的影响。

2. 气泡上升过程:我们模拟了气泡在流体中的上升过程,包括上升速度、形状变化等。

通过改变流体的物理性质(如密度、粘度等),我们研究了这些因素对气泡上升过程的影响。

3. 气泡破裂过程:我们还研究了气泡的破裂过程,包括破裂的原因、方式和影响等。

通过分析气泡破裂过程中的能量变化和流体动力学特性,我们能够更好地理解气泡破裂的机理。

四、结果与讨论通过对模拟结果的分析,我们得到了关于气泡动力学特性的重要结论。

首先,我们发现流体的物理性质对气泡的生成、运动和破裂具有重要影响。

例如,高粘度流体中的气泡上升速度较慢,而低粘度流体中的气泡则更容易破裂。

其次,我们还发现气泡的形状在运动过程中会发生变化,这种变化会影响气泡的稳定性和运动轨迹。

气泡流动的力学规律与数值模拟研究

气泡流动的力学规律与数值模拟研究

气泡流动的力学规律与数值模拟研究气泡是指液体中的一团气体,由于密度小于液体,因此在液体中会向上浮起,形成气泡。

气泡在液体中的流动和漂浮,涉及到复杂的流体力学问题。

本文将从力学规律和数值模拟两个方面探讨气泡流动的相关问题。

一、气泡流动的力学规律1. 气泡浮力气泡浮力是指气泡由于其体积小、密度轻而受到上浮的力。

根据阿基米德定律,浮力的大小等于排出液体的重量,即F_b = ρ_vgV,其中ρ_v为气泡体积密度,g为重力加速度,V为气泡体积。

浮力的大小和气泡体积成正比,因此气泡越大,其浮力也越大。

同时,液体中的温度、压力、密度等参数也会对浮力产生影响。

2. 气泡阻力当气泡在液体中运动时,其受到的阻力是气泡运动时的速度、液体的密度、粘度以及气泡形态等因素决定的。

在液体中运动的气泡会向周围液体施加一定大小的阻力,同时也会受到周围液体施加的阻力。

气泡的形态也会对阻力产生影响,一般情况下,气泡直径越小,其形态越接近球形,所受到的阻力也就越小。

3. 气泡拖曳力气泡在向上浮起运动的同时,也会带动周围的液体形成涡旋,从而使周围的液体也产生流动。

液体在气泡运动的过程中,会受到来自气泡的拖曳力,拖曳力的大小也取决于气泡运动时所产生的流场。

对于小气泡来说,其周围的流动主要是由液体的粘性影响,所产生的拖曳力也相对较小;而对于大气泡来说,其周围的流动则主要受到液体的惯性影响,其所产生的拖曳力也相应较大。

二、数值模拟研究针对气泡流动的力学规律,目前研究人员已经开展了大量的数值模拟研究,旨在了解以及优化气泡在液体中的运动和漂浮。

下面将从几个方面介绍数值模拟在气泡流动研究中的应用。

1. 流动模拟流动模拟是指将气泡在液体中运动所产生的物理现象用数学模型描述,并通过计算机进行模拟的过程。

通过流动模拟,可以对气泡在液体中的运动轨迹、速度、压力等参数进行分析研究,以更好地了解流动的特性和动力学规律。

2. 界面模拟界面模拟是指将液体和气泡之间的接触面用数学模型进行描述,并通过计算机进行模拟的过程。

气泡形成与液体动力学特性研究

气泡形成与液体动力学特性研究

气泡形成与液体动力学特性研究气泡在日常生活中随处可见,无论是在沸水中冒出的小气泡,还是在软饮料中冒出的大气泡,它们都有着独特的形成方式及液体动力学特性。

通过对气泡形成与液体动力学特性的研究,我们可以更好地理解这些现象背后的科学原理,为相关工程应用提供指导。

首先,我们来看气泡的形成过程。

气泡的形成与气液界面的稳定性有关。

当一个液滴被注入到另一种亲疏不同的液体中时,液滴表面的张力会逐渐使其变得不稳定并形成气泡。

这个过程被称为液滴的白金汉不稳定性。

进一步研究发现,气泡的形成过程还受到液体的粘度、表面张力、液滴尺寸等因素的影响。

例如,粘度较低的液体内会形成更大的气泡,而粘度较高的液体内则往往形成较小的气泡。

此外,液体的表面张力也会影响气泡形成过程。

表面张力越大,气泡形成的阻力越大,导致气泡形成的速度较慢。

然而,仅仅了解气泡的形成过程还远远不够,还需要深入研究气泡在液体中的动力学特性。

气泡在液体中的运动可以产生各种流动模式,如涡旋和湍流。

这些流动模式对气泡的大小、速度以及气泡与液体之间的相互作用有着重要影响。

研究发现,气泡的大小与其速度呈反相关关系。

较大的气泡拥有较小的速度,而较小的气泡则拥有较大的速度。

这是因为较大的气泡受到了更多的阻力,其速度受到了限制。

而较小的气泡则能够更自由地在液体中移动,因此速度较大。

液体中的气泡还可以通过与周围液体的相互作用来产生力。

这些力包括浮力、压力与摩擦力等。

浮力是指气泡受到的由于在液体中的浮力产生的向上推的力。

压力是由于液体中的压力差产生的力,使气泡受到了向液体中心的压力。

摩擦力则是由于气泡与液体的运动相互作用产生的力。

这些力的相互作用使得气泡在液体中的运动变得复杂多样。

一方面,气泡的运动可以带动液体的流动,产生旋涡和湍流等流动模式。

另一方面,液体的流动也会影响气泡的运动,使其速度和轨迹发生变化。

因此,在研究气泡的液体动力学特性时,必须考虑到这些相互作用的影响。

除了理论研究外,气泡形成与液体动力学特性的研究还具有重要的工程应用价值。

液态金属气泡的动力学研究

液态金属气泡的动力学研究

液态金属气泡的动力学研究随着技术的飞速发展,液态金属气泡的动力学研究在材料科学及工程中扮演着不可或缺的角色。

本文将按照类别分别阐述液态金属气泡的形态学和动力学研究,并探讨其在材料科学及工业应用中的潜在优势。

一、液态金属气泡形态学研究液态金属气泡的形态学研究,旨在寻找液态金属气泡的形态参数及其对气泡的稳定性的影响。

1.1 液态金属气泡的形态参数液态金属气泡的形态参数主要包括气泡直径、壁厚度和形态等。

液态金属气泡的直径对其稳定性有重要的影响。

当气泡直径超过一定限度时,其表面张力对气泡的引力增加,导致气泡的破裂。

另外,气泡的壁厚度也对气泡的稳定性有影响。

气泡壁厚度越大,气泡的耐压强度就越高,可以减缓气泡的漏气速度。

1.2 影响液态金属气泡稳定性的因素液态金属气泡的稳定性由多种因素共同影响。

其中,表面张力是影响气泡稳定性的主要因素。

表面张力越大,气泡的表面变形和扩大就越难。

另外,液态金属气泡周围的温度、压力等环境因素也会影响气泡稳定性。

当环境温度升高或压力降低时,气泡更容易破裂。

二、液态金属气泡动力学研究液态金属气泡的动力学研究在材料科学及工程中起着重要的作用。

动力学研究的主要内容包括液态金属气泡的漏气速度、气泡的形态变化等。

2.1 液态金属气泡漏气速度模拟气泡漏气过程的实验研究表明,液态金属气泡漏气速度与气泡的形态参数、周围液态金属的温度和压力之间的关系密切。

在研究中,通过改变这些因素,可以调节气泡漏气速度,为工业生产中的应用提供理论基础。

2.2 液态金属气泡形态变化液态金属气泡形态变化的研究,对深入了解气泡的漏气过程和影响因素具有重要意义。

相关研究表明,在气泡漏气的过程中,气泡通常会缩小,并形成不同形状的液滴。

此外,气泡的形态和漏气速度还受压力、温度、浓度等环境因素的影响,这些因素也是液态金属气泡动力学研究的热点。

三、液态金属气泡在材料科学及工业应用中的潜在优势液态金属气泡在材料科学及工业应用中的潜在优势主要体现在以下几个方面。

气泡在流体中的运动行为研究

气泡在流体中的运动行为研究

气泡在流体中的运动行为研究引言气泡在流体中的运动行为是流体力学领域的重要课题之一。

气泡的运动行为直接影响着自然界和工业中的许多现象和过程,如气泡提升速度、气泡在管道中的输运和分离等。

因此,研究气泡在流体中的运动行为对于理解和控制这些现象具有重要的理论和应用价值。

本文将从气泡的形态演化、气泡运动的驱动机制以及影响气泡运动行为的因素等方面进行综述,旨在全面了解气泡在流体中的运动过程,并为相关领域的研究提供参考。

气泡形态演化气泡在流体中的形态演化是气泡运动行为的重要方面之一。

常见的气泡形态主要有球形、椭球形和不规则形状等。

气泡形态的演化受到多种因素的影响,包括流体的流速、气泡的大小、周围流体的性质等。

下面将简要介绍几种常见的气泡形态演化过程。

气泡的膨胀和收缩当一个气泡存在于液体中时,由于液体对气泡的压力作用,气泡会受到压缩。

这种压缩作用会使气泡的体积减小,使其形成一个更加紧凑的形态。

相反,当液体对气泡施加的压力减小时,气泡膨胀,体积增大。

气泡的膨胀和收缩过程是气泡形态演化的基本过程之一。

气泡的变形和破裂气泡在流体中运动时,由于流体的剪切力作用,气泡会发生变形。

较大的气泡会因此变得不规则,并可能发生破裂现象。

气泡的变形和破裂过程对于气泡运动行为的研究具有重要意义。

气泡运动的驱动机制气泡在流体中的运动主要受到以下几种驱动机制的影响:浮力、表面张力、惯性力和阻力等。

浮力浮力是指液体对气泡的向上推力。

根据阿基米德定律,浸没在液体中的物体受到的浮力等于其排开的液体的重量。

因此,气泡在液体中会受到一个向上的浮力,这是气泡在流体中上升的主要驱动力。

表面张力表面张力是液体表面上的分子内聚力。

当气泡在液体中移动时,表面张力会使气泡变形并产生阻力。

这种阻力会减缓气泡的运动速度,并影响气泡的运动轨迹和形态演化。

惯性力惯性力是由于气泡的运动速度改变而产生的力。

当气泡在流体中进行加速或减速运动时,惯性力会对气泡产生作用力,影响气泡的运动行为。

冲击波作用下气泡动态响应数值研究

冲击波作用下气泡动态响应数值研究

冲击波作用下气泡动态响应数值研究概述气泡是在液体中包含气体的微小空腔,具有轻质、柔软和易变形等特点。

气泡在水下可能受到各种外力的影响,其中冲击波是一种重要的外力之一、冲击波是一种由其中一种瞬时的压力扰动引起的非定常现象,其强度和速度很高,能对水下物体产生破坏性的影响。

因此,对气泡在冲击波作用下的动态响应进行研究具有一定的理论和实际意义。

1.研究背景气泡在液体中的运动和变形过程受到多种因素的影响,其中冲击波是一种重要的动力学载荷。

冲击波是由于其中一种突然的压力扰动引起的一种大气现象,其强度和速度很高,能够对物体产生破坏性的影响。

因此,对气泡在冲击波作用下的动态响应进行研究,不仅有助于深入理解气泡的力学特性,还可以为水下爆炸、水下溃堤等实际问题提供一定的参考和指导。

2.研究内容本文旨在通过建立数值模型,研究气泡在冲击波作用下的动态响应。

具体内容包括以下几个方面:(1)建立气泡动力学模型:利用流固耦合方法建立气泡在冲击波中的动力学模型,考虑冲击波对气泡表面的压力加载及气泡内外流场之间的相互耦合作用。

(2)数值模拟方法:采用计算流体动力学(CFD)方法对气泡在冲击波中的运动和形变过程进行数值模拟,探讨不同参数对气泡响应的影响。

(3)参数敏感性分析:通过改变气泡的起始形态、大小、密度和冲击波的强度、速度等参数,分析这些参数对气泡动态响应的敏感性。

(4)结果分析与讨论:根据数值模拟结果,分析气泡在冲击波作用下的动态行为,探讨气泡的破裂、变形和运动规律,并进行实例分析和讨论。

3.研究方法本文采用计算流体动力学方法对气泡在冲击波中的动态响应进行数值模拟。

具体流程包括以下几个步骤:(1)建立气泡动力学模型:基于Navier-Stokes方程和液体-气体界面条件,建立气泡在冲击波中的动态响应模型,考虑气泡表面的压力加载、气泡内外流场之间的相互作用。

(2)网格划分:将计算区域划分为网格,采用结构化或非结构化网格划分方法,确保模拟精度和计算效率。

气泡动力学的工作原理与传热特性研究

气泡动力学的工作原理与传热特性研究

气泡动力学的工作原理与传热特性研究气泡动力学是一门研究气泡在流体中的运动和传热特性的学科。

在工程领域中,气泡动力学的研究对于液相传质、沸腾现象以及圆柱等结构物的强制对流换热等问题都起到了重要作用。

本文将介绍气泡动力学的工作原理,并进一步探讨气泡在传热过程中的特性。

1. 气泡的生成与生长气泡的生成与生长是气泡动力学的基础。

气泡可以通过沸腾、溶解气体和化学反应等方式产生。

一旦气泡生成,它会以一定速度不断生长。

气泡的生长受到流体的压力、温度和表面张力等因素的影响。

当气泡在流体中不断吸收气体时,它的体积将增大,同时由于表面张力的存在,气泡的形状也会发生变化。

2. 气泡在流体中的运动气泡在流体中的运动是气泡动力学中的关键问题。

由于气泡的体积较小,其在流体中的运动主要受到流体阻力和浮力的作用。

在水中,气泡的运动可以分为上升、下沉、静止以及周期性振荡等几种情况。

气泡的运动速度和轨迹受到流体的性质、气泡大小以及外界条件的影响。

3. 气泡与传热在传热过程中,气泡在流体中的存在对传热特性有重要影响。

首先,气泡的生成和破裂过程会引起流体中的液相传质现象,从而加速传热速率。

其次,气泡运动所产生的流动与涡旋结构会改变流体的温度分布,进一步影响传热。

最后,气泡与固体表面的接触会引起相变传热,如沸腾传热过程中,气泡的生成和脱落会使得固体表面的传热系数显著提高。

4. 气泡动力学在工程中的应用气泡动力学的研究对于工程领域中的许多问题具有重要的指导意义。

例如,在核反应堆等装置中,气泡的生成和脱落会对燃料棒的冷却性能产生影响。

此外,在传热器中,气泡动力学的研究可以用于改进传热器的设计,提高传热效率。

在化工生产中,气泡动力学的应用可以优化反应器的传热与传质过程,提高生产效率。

总结:气泡动力学是一门重要的研究领域,它涉及气泡的生成、生长、运动以及与传热过程的关系。

气泡动力学的研究对于液相传质、沸腾现象以及工程领域中的传热问题具有重要意义。

不同重力和电场下气泡动力学行为研究

不同重力和电场下气泡动力学行为研究

不同重力和电场下气泡动力学行为研究沸腾换热是一种广泛存在于各相关领域换热设备中的气液相变传热方式。

沸腾换热性能与加热壁上气泡的生长和脱离等气泡动力学行为密切相关。

为了研究强化沸腾换热技术,寻找有效强化传热的措施,因此有必要对气泡的生长和脱离问题展开研究,寻找加速气泡脱离的方式。

本文采用数值模拟的方法研究不同重力下,均匀电场和非均匀电场对气泡的生长和脱离过程等动力学行为的影响规律。

首先,为了精确模拟气泡的生长和脱离等动力学行为,本文采用本人所在课题组提出的基于商业软件FLUENT的VOF+LS+SPP方法。

通过与FLUENT 软件中的VOF方法和文献中的其他方法得到的气泡生长和脱离问题结果进行分析比较,验证了该方法的精确性。

该方法得到的结果与实验结果仅偏差4.2%,优于文献中的其他方法,该方法适合进行气泡生长和脱离问题的研究。

其次,采用VOF+LS+SPP方法研究不同重力下均匀电场对气泡生长和脱离过程的影响规律。

研究表明:在地球重力条件下,均匀电场使气泡在赤道处横向被压缩,纵向被拉伸,缩短了气泡从开始颈缩到脱离的时间,此外,重力引起的升浮力和气泡颈部受到的水平方向电场力耦合作用,促进了颈缩过程,从而加速了气泡脱离;在不同重力条件下,随着重力加速度的减小,重力引起的升浮力降低,而水平方向的电场力本身较弱,使得促进颈缩的升浮力和电场力耦合效应减弱,导致随着重力加速度减小,电场对气泡脱离的加速效果减弱。

虽然均匀电场能够加速气泡脱离,但是加速效果有限,特别是当重力较低时,均匀电场并不能有效的加速气泡脱离,因此,需要引入加速气泡脱离效果明显的非均匀电场,进行非均匀电场下气泡动力学行为的研究。

最后,采用VOF+LS+SPP方法研究不同重力下非均匀电场对气泡生长和脱离过程的影响规律。

结果表明:地球重力条件下,气泡受到重力引起的升浮力和底部较强的水平方向电场力的作用,较快出现颈缩。

出现颈缩后,由于气泡上下所受电场力不均匀,产生了电场力引起的升浮力,气泡在重力引起的升浮力、底部较强的水平方向电场力和电场力引起的升浮力三者耦合作用下,快速脱离,大幅度减小了气泡脱离时间。

高马赫数球状气泡动力学理论研究

高马赫数球状气泡动力学理论研究

高马赫数球状气泡动力学理论研究韩泠西;颜帅;李帅【期刊名称】《哈尔滨工程大学学报(英文版)》【年(卷),期】2024(23)1【摘要】The compressibility of fluids has a profound influence on oscillating bubble dynamics,as characterized by the Machnumber.However,current theoretical frameworks for bubbles,whether at the first or second order of the Mach number,are primarily confined to scenarios characterized by weak compressibility.Thus,a critical need to elucidate the precise range of applicability for both first-and second-order bubble theories arises.Herein,we investigate the suitability and constraints of bubble theories with different orders through a comparative analysis involving experimental data and numerical simulations.The focal point of our investigation encompasses theories such as the Rayleigh–Plesset,Keller,Herring,and second-order bubble equations.Furthermore,the impact of parameters inherent in the second-order equations is examined.For spherical oscillating bubble dynamics in a free field,our findings reveal that the first-and second-order bubble theories are applicable when Ma≤0.3 and 0.4,respectively.For a single sonoluminescence bubble,we define an instantaneous Machnumber,Mai.The second-order theory shows abnormal sensibility whenMai is high,which is negligible when Mai≤0.4.The results of this s tudy can serve as a valuable reference for studying compressible bubble dynamics.【总页数】10页(P39-48)【作者】韩泠西;颜帅;李帅【作者单位】College of Shipbuilding Engineering Engineering University 150001【正文语种】中文【中图分类】O35【相关文献】1.聚焦十字型微通道内高黏流体中气泡生成动力学2.球状动力学系统的基本面——从椭圆星系到球状星团3.球状星团的性质和演化(Ⅱ):球状星团的动力学和形成过程4.核态池沸腾中气泡生长和脱离的动力学特征——气泡动力学研究回顾5.高液压水体中近壁面空化气泡坍塌的动力学特性研究因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

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气泡动力学研究A.ShimaProfessor Emeritus of Tohoku University, 9-26 Higashi Kuromatsu, Izumi-ku, Sendai 981, Japan Received 17 June 1996 / Accepted 15 August 1996摘要:为了弄清楚与空化现象密切相关的气泡的特性,气泡动力学的研究已经深入的进行并且建立了其研究领域。

本文旨在结合激波动力学简单的介绍气泡动力学及其历史。

关键字:气泡、空化、脉冲压力、液体射流、冲击波、损害坑。

1引言在1894年的英格兰,当船在高速螺旋桨推动下试运行的时候达不到设计速度。

为了查清这种现象的原因而设计了一个试验并最终发现了空化现象。

从那时起,空化现象的研究日益进展,因为空化现象是阻碍工作在流体环境中的水力机械性能提高的一个重要因素。

然而,现在为了根本的理解空化现象及其相关内容,人们已经意识到应该研究气泡动力学。

作者研究空化现象和气泡动力学四十多年,本文简单介绍一些气泡动力学研究及其与冲击波动力学的联系。

2空化和气泡核水在水轮机,水泵,螺旋桨和带有各种沟渠的水力机械中流过,当液体和固态水翼的表面或者沟槽壁的相对速度变得如此大以至于局部水流的静压力减小到极限压力以下时空化现象就出现了,这个极限压力被称为空化初始压力。

通常情况下当水中不满足空化条件时,称为气泡核的小气泡是不存在的,水能抵抗非常大的负压,空化现象不能轻易的发生。

然而,水中通常包含几个百分点的空气,因此在这种情况下气泡核生长称为可见的气泡和容易被告诉摄影观察到(Knapp and Hollander 1948)。

这就是所谓的空化现象。

同样地,假设有一个气泡核半径为,在液体中随着温度变化而生长,气泡存在和稳定的条件通过由静力平衡关系得到的公式给出(Daily and Johnson 1956)。

上式中σ是液体的表面张力,是液体饱和蒸汽压,P是液体压力。

当上式中的值超过右端或小于左端的值时,气泡核分别开始无限的膨胀或收缩。

由此看来气泡表现出复杂的行为取决于气泡周围各种水力状况。

由于这些状况存在于空化噪声,空泡腐蚀等许多现象中,所以空泡动力学的研究要澄清空化现象的机理。

3无限液体中气泡的行为Besant (1859) 提出(在真空、无限的、非粘滞性的并且不能压缩的液体中运动的球形气泡)一个预测液体中各点压强和气泡溃灭时间的难题。

Rayleigh (1917)从理论上解决了这一难题并且得到了描述气泡运动的解析式。

他的在无限的、非粘滞性的、不能压缩的液体中单个球形气泡运动公式如图示1所示。

气泡的表面速度V通过假定液体所做的功——当一个气泡由初始半径缩小到R——等于气泡运动的全部动能获得。

图1,球形气泡图2,气泡半径随着时间的变化(Plesset 1949)是液体中无穷远处压力,为液体密度。

综合从R=到(2)中的R=0,完全溃灭时间τ近似下式:此外,Plesset (1949)由连续方程和运动方程得到气泡运动方程。

P(R)是气泡表面压力,P(t)是液体压力,t是时间,,。

他把应用在旋转体表面的气泡中计算了R-t曲线。

通过比较解的结果和从高速摄影得到的结果,他确定除了气泡生长的初始阶段和气泡溃灭的最后阶段这两个结果都符合图2所示的曲线。

Poritsky (1952)第一个论述了液体粘性对气泡行为的影响。

气泡在粘性液体中的运动由如下方程给出:μ是液体粘性。

气泡的行为以无量纲的粘性μ来描述,定义为:如果足够大,气泡的运动变得平滑。

假如没有便面张力,溃灭时间变得无穷,即气泡永不溃灭(Poritsky 1952)。

Shima et al (1973)通过解(5)用数字得出粘性μ的作用延迟了气泡的溃灭。

与此想法,表面张力σ减小了气泡溃灭时间τ。

4可压缩液体对气泡行为的影响Gilmore (1952)从理论上阐明了可压缩液体对气泡运动的影响。

Kirkwood-Bethe (1942)假设量随着c+u的变化而变化从而得到了下面的球形气泡运动方程,其中c是液体中声速,u是质点速度h是液体的焓。

V=R是在气泡壁处液体声速,,是液体中无穷远处声速。

气泡壁处的焓定义为:B≈300MPa, n≈7.0。

同样地,气泡壁处液体压强由下式给出。

是气泡壁内部气体或蒸汽向外的压强。

就|H|<<,把σ=0,µ=0带入(7),下面类似于不可压缩液体的方程可表示为:在不可压缩液体中当R→0时V∞,可压缩液体中V∞。

后者气泡溃灭速度明显延缓。

Tomita and Shima (1977) and Shima and Tomita (1979)考虑到不可压缩液体的二阶项,应用PLK方法(钱永健1956)到由速度势得到的非线性波动方程,导出了气泡运动的下列方程。

是气泡内初始气压,γ是气泡内气体比热,ξ是液体体积粘度,∞是无限远处的值。

式(10)显示了气泡运动的大大衰减,原因是液体的可压缩性(Tomita and Shima1977; Shima and Tomita 1979; Shima and Fujiwara 1980)。

图3.气泡半径随着时间的变化:对照Shima-Fujiwara的解释和Lauterborn给出的实验值(Shima and Fujiwara 1980)。

图4.气泡半径随着时间的变化:对照Shima-Tomita的论论值与Lauterborn和Bolle的实验值(Shima and Tomita 1981)。

图5.气泡的半径随着时间的变化:对照Shima-Tomita的理论值和他们做的实验值(Shimaand Tomita 1981) 图3显示了硅油中气泡半径随着时间的变化,对比了Shima ,Fujiwara (1980)的理论结果和Lauterborn (1974)的实验结果。

图中可以看出:在考虑了液体的可压缩性,理论解释和实验结果很相符,这种相符直到曲线的第二个反弹点处。

5实体壁处气泡的行为注意到实际的空泡常出现在水轮机水翼,水泵,水泵水轮机和螺旋桨附近,联系到空化损害,许多调查者从理论上分析:气泡的溃灭在实体壁上或壁附近。

气泡的行为和感应的冲压已经用数字表明(Rattray 1951; Shima 1968; 1971; Chapman and Plesset1972; Lauterborn and Bolle 1975; Nakajima and Shima 1977;Shima and Nakajima 1977; Shima and Sato 1979; Sato and Shima 1980; Shima and Sato 1980; Shima et al. 1981; Shimaand Sato 1981; Shima and Sato 1984; Dezhunov et al. 1980;Kuvshinov et al. 1982)。

图.6.L取不同值时的溃灭气泡周围流场的条纹摄影照片(Distance between the electrodes and a solidwall): 200,000 frames/s, Frame interval 5_s, Exposure 1_s/frame (Shima et al. 1981)图.7.a,b.条纹照片a是气泡的初始时刻,b首次溃灭,L→∞,分辨率0.473~0.499 μs/mm,分辨方向从左至右(Shima et al. 1981)图.8.最大冲击压Pmax和无量纲的距离L/Rmax 的关系(Shima at al. 1983)图.9.气泡溃灭方式(Shima and Tomita 1987)本节主要描述被某种程度的和实体壁隔离的球形气泡的溃灭。

Rattray (1951) 和Shima (1968; 1971; 1968/1969a;1968/1969b)从理论上分析在实体壁附近的非粘滞、不可压缩液体中初始球形气泡的溃灭。

另外,Shima and Tomita(1981)唯一地考虑了不可压缩液体的影响。

假定气泡的外形近似地满足球形对称,在气泡移动到距离实体壁比较远并不朝着它运动的情况下,Shima 和Tomita (1981)导出下面描述气泡运动的方程,这是第一次考虑到液体的可压缩性和实体壁的影响而修正的方程。

Po 是气泡内初始压强,Rmax是气泡最大半径,pr=R 液体在气泡壁处的压强,C∞液体中无穷远处的声速,L气泡中心和实心壁之间距离,Kvg水蒸气和不凝气混合物得比热。

令L→∞,方程(11)就和Trilling (1952)得到的方程等同;令C∞→∞,就等同于Shima (1971)的方程。

图4,图5分别显示了方程(11)的R−t曲线和Lauterborn and Bolle (1975) 和Shima and Tomita(1981)实验的对比结果。

由图4可以看出实线的理论(Shima and Tomita 1981)曲线和实验结果符合得非常令人满意。

图5中实验和理论在曲线的第二个转折前都很符合。

图.10.用铟制作的损害实例图案: Rmax = 5:1mm; (a) L=Rmax = 0:82, (b) 0:23; (c) 0:32 Dp:损害图案的平均直径(Tomita and Shima 1986)图.11.实体壁处球形气泡的溃灭:Lauterborn-Bolle的实验值和来自Plesset-Chapman (Lauterborn-Bolle 1975)理论曲线的对比。

6实体壁对气泡行为的影响和气泡溃灭产生的冲击波解释空蚀现象有两个理论。

一种理论关于溃灭气泡产生的冲击压或冲击波(Hickling and Plesset 1964; Fujikawa and Akamatsu 1980)令一种理论关于气泡非球形溃灭时产生的液体射流(Kornfeld and Suvorov 1944; Naude and Ellis 1961; Plesset and Chapman 1971)。

现在仍不知道这两种理论的正确性。

Shima et al. (1981)应用高速摄像机逐帧成像和图像延迟技术观察到了溃灭气泡的运动和溃灭瞬间产生的冲击波。

他们得到了下列结果。

溃灭的气泡通常在再膨胀阶段产生球形冲击波,而无论气泡位于实体壁的何处。

当气泡在实体壁近处溃灭时,冲击波的强度就弱很多。

一个极端的情况:当气泡距离壁非常近时,就会出现非对称式溃灭,非对称溃灭产生多个波源,就会观察到复合冲击波。

一个有趣的结果发现,喷射和冲击波在气泡膨胀到几乎碰到实体壁的一段非常短的时间间隔内同时存在。

当气泡接触到实体壁溃灭,气泡在膨胀到极大时,形状如果是锐接触角的扁球形,射流对冲击力的贡献占主导;如果是钝接触角的扁球形,冲击波的贡献占主导,如图6,7。

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