气泡体积分数对沙质沉积物低频声学特性的影响

由于有机物质分解等原因,实际的海底沉积物中存在气泡,气泡的存在会显著影响沉积物低频段的声学特性,因此研究气泡对沉积物低频段声速的影响机理具有重要意义.考虑到外场环境的不可控性,在室内水池中搭建了大尺度含气非饱和沙质沉积物声学特性获取平台,在有界空间中应用多水听器反演方法首次获取了含气非饱和沙质沉积物300—3000 Hz频段内的声速数据(79—142 m/s),并同时利用双水听器法获取了同一频段的数据(112—121 m/s).在声波频率远低于沉积物中最大气泡的共振频率时,根据等效介质理论,将孔隙水和气泡等效为一种均匀流体,改进了水饱和等效密度流体近似模型.模型揭示了气泡对沉积物低频段声学特性的影响规律,理论上解释了沉积物中声速的降低.通过分析模型预报声速对模型参数的敏感性,根据测量得到的声速分布反演得到了沉积物不同区域的气泡体积分数,气泡体积分数从1.07%变化到2.81%.改进的模型为沉积物中气泡体积分数估计提供了一种新方法.

液压油箱回油流场气泡析出的数值仿真与实验验证

液压油箱回油管有置于液面之上和液面之下两种方式,易造成不同程度的气泡析出,从而影响飞机液压系统的性能和可靠性。为此,利用k-ω SST两方程模型针对两种方式进行回油流场气泡析出的数值模拟,仿真研究气泡在油液油箱内的流动与分布规律。结果表明,前者随液面高度的增加气泡越集中聚集,其气体体积分数就越大,且油液上表面的气体体积分数最大可达12.35%,而油箱底部气泡含量最低仅为0.512%;后者气泡聚集分布规律与前者相似,油液上表面的气泡体积分数最大为9.57%,油箱底部气泡含量最低仅为0.056%,相较前者最高和最低体积分数都减少了,且油箱吸油口截面处的气泡体积分数显著减少。最后,实验验证了仿真的正确性,可为油箱新构型的设计提供参考。

用二阶矩两相湍流模型模拟鼓泡床内气泡-液体湍流两相流动

建立了二阶矩气液两相湍流模型 ,模拟了不同工况下二维矩形断面气液鼓泡床中气泡 液体湍流两相流动 ,给出了气泡和液体的速度场、气泡体积分数和两相雷诺应力分布 ,基本工况的模拟结果与美国俄亥俄州立大学PIV测量结果符合较好。文中研究了不同气体表观速度对两相流场的影响。模拟结果显示了鼓泡床内液体的回流流动和气泡的上升运动、各向异性的两相湍流 ,气泡湍流脉动比液体的强 。

气泡对声传播影响的研究

以气泡壁处声压和径向振动速度为边界条件,研究气泡对声传播的影响;给出了含气泡介质内声速的表达式,得到了声速随气泡体积分数及声波频率的变化图。表明:声波频率一定时,声速随着气泡体积分数增大而减小;气泡体积分数一定时,频率增大对声速的影响较小。