自由场空泡溃灭过程能量转化机制研究

摘要：

综合应用实验与数值模拟方法,深入讨论了自由场空泡溃灭过程中的能量转化机制.在实验研究中,应用纹影法记录了空泡溃灭的演变过程,提取了空泡在溃灭过程中的半径,溃灭速度等数据,结合空泡势能和动能方程,描述了空泡能量的转化过程.在开展数值模拟分析时,运用弱可压缩流体质量守恒方程和动量方程,建立了三维数值模型用以模拟空泡在自由场中的溃灭过程,并且由结果中获取了空泡溃灭过程中的压力及速度变化规律,揭示了空泡在溃灭过程中能量转化机制.研究结果表明:(1)自由场空泡在溃灭过程中,空泡势能与空泡半径具有相同的演化趋势,空泡动能与势能变化趋势相反;当空泡达到最大半径处时,空泡势能最大,流场动能为零.(2)溃灭后期在空泡周围会形成高压区域,该区域的压力梯度与速度梯度较高,随着空泡收缩,高压区域面积逐渐减小.(3)空泡在自由场中发生溃灭时,空泡势能不断转化为流场动能,在溃灭时刻可以明显观察到冲击波现象,空泡的大部分能量会在此时转化为冲击波的波能.

关键词：空泡溃灭、空泡势能、流场动能、波能

所属期刊栏目：53

分类号：O352(流体力学)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;北京市自然科学基金

在线出版日期：2021-06-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：1288-1301