滑移速度对织构表面气穴效应的影响

为研究不同的滑移速度对织构表面气穴效应的影响,建立单个微凸体织构的二维计算模型,利用CFD方法模拟不同滑移速度下气穴效应在气体体积率、压力分布和壁面剪切力等方面的表现。研究结果表明:当滑移速度不超过5 m/s时,织构表面的流体中不产生气穴;当滑移速度由5 m/s逐渐增大到20 m/s时,在织构流体出口端的收敛区将生成气穴,气穴的大小随着滑移速度的增大而减小,气穴处的气体体积率随着滑移速度的增大而增加;当滑移速度继续由20 m/s增大至30 m/s之间的某值以后,气穴的大小不再减小,气体的体积率仍随滑移速度的增大而增加。滑移速度在5~30 m/s的范围内,滑移速度越大,产生的额外承载力越大,壁面剪切力越大。此外,气穴的存在有助于降低壁面剪切力。

入口压力对织构表面承载力的影响

为研究不同的入口压力对织构表面承载力的影响,建立了单个凹槽织构的二维计算模型,利用CFD方法数值模拟了在不同入口压力下气穴效应、气体体积率、压力分布和上壁面承载等方面的表现。研究结果表明:当入口压力较小时,在织构流体入口端的发散区将生成气穴,气体体积率的极大值随着入口压力的增加而减小;就气穴的分布区域而言,随着压力的增加,气穴分布区域逐步扩散,直至完全消散,气穴消失;无论是否产生气穴,织构的承载力会随着入口压力的增加而线性成比例地增加。

孔板通道结构参数对空化效应的影响

孔板制作方便、易于更换,是产生水力空化效应的主要结构形式。为了研究孔板通道结构参数对空化效应的影响,通过Fluent软件建立孔板空化装置的仿真模型,得到孔板通道截面积、孔分布方式、孔分散程度、孔板通道表面粗糙度对水力空化效果的影响规律,即,10种孔板通道参数的气体体积流率随压差的变化曲线;并以亚甲基蓝溶液的空化效应为实验表征。结论表明:相同通道截面积条件下,多通道比单通道的空化效果好;通道截面积的增加可以有效提高空化效果;孔间距相近时,孔分布方式对空化效果无明显影响;孔分布方式不变时,孔分散程度越小对流体的空化效果越好;孔板通道表面低粗糙度可以促进空化。可为孔板结构参数优化提供基础。