目錄
“能源清潔低碳高效利用叢書”序
自序
前言
第1章 緒論 1
1.1 空化現(xiàn)象 1
1.2 空化分類 3
1.3 空化的影響——以水為例 5
1.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 7
1.4.1 空化數(shù)值模型 7
1.4.2 湍流模型發(fā)展 10
1.5 低溫流體空化特性 13
1.5.1 熱效應(yīng)特性 13
1.5.2 熱效應(yīng)影響的理論計(jì)算 15
1.5.3 熱效應(yīng)影響的數(shù)值方法 22
1.6 低溫流體空化實(shí)驗(yàn)研究 24
1.6.1 研究現(xiàn)狀 24
1.6.2 受熱效應(yīng)影響的典型空化形態(tài) 28
1.6.3 類穩(wěn)態(tài)空化的熱力學(xué)狀態(tài) 29
1.6.4 熱效應(yīng)對(duì)簡(jiǎn)單幾何體空化區(qū)特性的影響 29
1.6.5 熱效應(yīng)對(duì)全尺寸高速旋轉(zhuǎn)誘導(dǎo)輪空化的影響 31
1.7 存在的問(wèn)題 32
參考文獻(xiàn) 32
第2章 低溫球形氣泡動(dòng)力學(xué) 39
2.1 Rayleigh-Plesset方程 39
2.2 無(wú)熱效應(yīng)時(shí)的氣泡動(dòng)力學(xué) 41
2.2.1 氣泡動(dòng)力學(xué) 41
2.2.2 氣泡的穩(wěn)定性 45
2.3 熱效應(yīng)對(duì)氣泡生長(zhǎng)的影響 49
2.3.1 熱效應(yīng)項(xiàng)的計(jì)算. 49
2.3.2 第一臨界時(shí)間tc1 52
2.3.3 熱控制氣泡的生長(zhǎng) 54
2.4 慣性控制階段及熱效應(yīng)控制階段完整階段求解 56
2.4.1 控制方程及求解方法 56
2.4.2 模型驗(yàn)證 61
2.4.3 水中氣泡增長(zhǎng)連續(xù)過(guò)程分析 64
2.4.4 氮?dú)馀菰鲩L(zhǎng)連續(xù)過(guò)程分析 66
2.5 各向同性氣泡成核過(guò)程熱力學(xué)分析 68
2.6 非平衡效應(yīng) 71
2.6.1 氣液界面熱力學(xué)非平衡 71
2.6.2 對(duì)流傳熱效應(yīng) 71
2.6.3 非球形擾動(dòng) 73
參考文獻(xiàn) 77
第3章 低溫流體空化的數(shù)值模型 79
3.1 基于均相平衡流框架和輸運(yùn)方程的低溫流體空化數(shù)值模型 79
3.2 空化模型 80
3.2.1 完全空化模型 80
3.2.2 動(dòng)態(tài)空化模型 83
3.2.3 Sauer-Schnerr空化模型 105
3.3 湍流模型的影響 111
3.3.1 大渦模擬 113
3.3.2 濾波模型修正 114
3.3.3 基于密度修正模型 116
3.3.4 邊界修正模型 119
3.4 近壁面網(wǎng)格分辨率及近壁處理方法的影響 121
3.4.1 近壁面網(wǎng)格分辨率的影響 122
3.4.2 近壁處理方法的影響 124
3.5 壓力-速度耦合方程 126
3.5.1 類穩(wěn)態(tài)空化 126
3.5.2 非穩(wěn)態(tài)空化 126
3.6 本章小結(jié) 127
參考文獻(xiàn) 128
第4章 不同幾何體低溫流體空化機(jī)理分析 131
4.1 鈍頭體液氫空化 131
4.1.1 部分脫落模式特性和機(jī)理 135
4.1.2 完全脫落模式特性和機(jī)理 142
4.1.3 完全脫落模式和部分脫落模式之間的轉(zhuǎn)變機(jī)理 148
4.2 三維平展水翼液氫空化 150
4.2.1 三維模型建立及驗(yàn)證 150
4.2.2 空化形態(tài) 153
4.2.3 壓力頻譜分析 154
4.2.4 空化非穩(wěn)定性分析（區(qū)域Ⅰ） 156
4.2.5 空化非穩(wěn)定性分析（區(qū)域Ⅱ） 161
4.3 三維扭曲水翼液氮空化 164
4.3.1 流場(chǎng)的周期性 165
4.3.2 空化區(qū)動(dòng)態(tài)發(fā)展特性 166
4.3.3 渦旋強(qiáng)度對(duì)氣泡脫落的影響 168
4.4 本章小結(jié) 170
4.4.1 鈍頭體液氫空化 170
4.4.2 三維平展水翼液氫空化 171
4.4.3 Twist-11N三維扭曲水翼液氮空化 171
參考文獻(xiàn) 171
第5章 低溫流體空化可視化實(shí)驗(yàn)研究 173
5.1 水平文氏管液氮空化實(shí)驗(yàn)研究 173
5.1.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)及測(cè)量系統(tǒng) 173
5.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 180
5.2 垂直文氏管液氮空化實(shí)驗(yàn)研究 192
5.2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及分析方法 193
5.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 198
5.3 水翼表面低溫流體空化可視化實(shí)驗(yàn)研究 211
5.3.1 實(shí)驗(yàn)裝置介紹 211
5.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 213
5.4 漸縮漸擴(kuò)通道的液氮空化實(shí)驗(yàn)研究 219
5.4.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)及測(cè)量系統(tǒng) 220
5.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 222
5.5 本章小結(jié) 231
5.5.1 文氏管空化 231
5.5.2 空化水翼 232
5.5.3 空化漸縮漸擴(kuò)管 232
參考文獻(xiàn) 233
第6章 空化誘導(dǎo)的低溫閥門流致振動(dòng)機(jī)理 235
6.1 幾何和數(shù)值模型 236
6.1.1 幾何模型 236
6.1.2 數(shù)值模型 237
6.2 流固耦合數(shù)值計(jì)算方法 237
6.2.1 動(dòng)網(wǎng)格設(shè)置 237
6.2.2 求解方案 238
6.3 閥芯動(dòng)力學(xué)模型 238
6.3.1 閥芯受力分析 238
6.3.2 閥桿有限元分析 239
6.3.3 閥芯運(yùn)動(dòng)程序設(shè)計(jì) 239
6.4 結(jié)果與分析 240
6.4.1 閥芯動(dòng)態(tài)特性分析 240
6.4.2 空化流場(chǎng)分析 242
6.4.3 閥桿剛度的影響分析 248
6.4.4 閥門開度的影響分析 250
6.5 本章小結(jié) 251
參考文獻(xiàn) 251
第7章 超聲誘導(dǎo)的低溫主動(dòng)空化機(jī)理 253
7.1 超聲誘導(dǎo)的低溫流體單氣泡動(dòng)力學(xué)分析 253
7.1.1 Tait狀態(tài)方程 253
7.1.2 質(zhì)量守恒方程 254
7.1.3 歐拉方程 254
7.1.4 近聲波解 255
7.1.5 基于熱傳導(dǎo)的H-T模型 256
7.1.6 模型驗(yàn)證及對(duì)比 258
7.1.7 計(jì)算結(jié)果分析 258
7.2 數(shù)值模擬 261
7.2.1 多相流模型 261
7.2.2 求解方案 261
7.2.3 液氮超聲空化數(shù)值結(jié)果 264
7.3 液氮超聲空化的可視化實(shí)驗(yàn)研究 277
7.3.1 實(shí)驗(yàn)裝置 277
7.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 279
7.4 本章小結(jié) 280
參考文獻(xiàn) 281
附錄1 基于動(dòng)態(tài)空化模型的自定義函數(shù) 282
附錄2 閥門流致振動(dòng)雙向耦合CFD分析UDF 285