環(huán)境參數(shù)對(duì)激光空泡動(dòng)力學(xué)行為的影響及測(cè)試方法研究.pdf

1、本文采用理論、實(shí)驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算的手段研究了環(huán)境壓強(qiáng)、圓錐邊界對(duì)激光空泡的潰滅時(shí)間、最大泡半經(jīng)、射流形成等動(dòng)力學(xué)行為的影響。
　　 針對(duì)空泡在固體邊界附近的潰滅過(guò)程，采用有限體積(FVM)離散方法及VOF界面追蹤方法建立了相應(yīng)的數(shù)值計(jì)算模型，同時(shí)采用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證的手段驗(yàn)證了該模型及計(jì)算結(jié)果的有效性;提出以空泡縱剖面的上表面泡壁中心的右鄰域范圍內(nèi)的泡壁的函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)作為射流形成的判據(jù)。
　　 應(yīng)用幾何光學(xué)的原理研

2、究了激光空泡對(duì)探測(cè)光束的偏折程度的影響及光偏轉(zhuǎn)法測(cè)試空泡泡半徑的測(cè)試原理;針對(duì)原空泡最大泡半徑實(shí)驗(yàn)判據(jù)的局限性，應(yīng)用非等精度測(cè)量的原理研究并提出了光偏轉(zhuǎn)法探測(cè)空泡最大泡半徑的實(shí)驗(yàn)判據(jù)，使得在獲得最大泡半徑的加權(quán)平均值及其標(biāo)準(zhǔn)差的同時(shí)大大提高探測(cè)效率。
　　 通過(guò)理論、實(shí)驗(yàn)和數(shù)值手段研究了環(huán)境壓強(qiáng)對(duì)空泡動(dòng)力學(xué)的影響，得到了不同環(huán)境壓強(qiáng)下空泡的潰滅過(guò)程并從中提取了空泡的潰滅時(shí)間、最大泡半徑、射流的形成、射流沖擊力等參數(shù)值。研究結(jié)果表

3、明隨著環(huán)境壓強(qiáng)的增大，空泡的最大泡半徑、潰滅時(shí)間非線性減小，空泡的上表面泡壁中心點(diǎn)的收縮速度、潰滅時(shí)刻的射流速度、射流沖擊力非線性增大。但是空泡潰滅過(guò)程中射流形成的相對(duì)時(shí)刻及其形成時(shí)刻的泡心遷移比不隨環(huán)境壓強(qiáng)的變化而變化。
　　 針對(duì)圓錐邊界附近的空泡的動(dòng)力學(xué)行為，建立了圓錐邊界對(duì)空泡動(dòng)力學(xué)行為影響的虛平面邊界模型，結(jié)合Rayleigh-Plesset方程及數(shù)據(jù)擬合的手段得到了圓錐邊界附近空泡的潰滅時(shí)間的表達(dá)式。采用數(shù)值計(jì)算、光

4、偏轉(zhuǎn)法和陰影攝影法的實(shí)驗(yàn)手段研究了不同錐角度的圓錐邊界附近的空泡的潰滅行為。研究結(jié)論表明圓錐邊界的錐角度越大，空泡受邊界的影響程度越大，其潰滅時(shí)間、空泡輪廓偏離球形的程度、潰滅時(shí)刻的泡心遷移比和體積也越大，且較大錐角度的圓錐邊界可以促使空泡形成有效的液體射流。同一錐角度的錐邊界對(duì)空泡動(dòng)力學(xué)的影響效果隨著空泡的無(wú)量綱距離的增大而減小，但與空泡的最大泡半徑無(wú)關(guān)。
　　 本文的研究成果有助于加深對(duì)空化和空蝕現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)，從而將空泡潰滅過(guò)