涡环空化的实验研究

　　目的：

　　研究涡环空化产生的环状空泡的振荡周期及其冲击壁面溃灭的动态过程。

　　1. 通过实验方法，比较几种不同的速度环量计算模型在环状空泡振荡控制方程中的适用性。2. 通过声学方法，得到环状空泡在撞击壁面溃灭过程中的频谱特征。

　　方法：

　　1. 通过管内空泡膨胀产生高速射流；高速射流在管口处形成涡环并发生涡环空化。2. 基于高速摄像进行流体分析。

　　结论：

　　1. 在管内空泡溃灭后,环状空泡以恒定速度沿管的轴向运动,且其振荡周期几乎保持不变。2. 环状空泡的振荡周期基本上满足规律:τ~R0(ρ/ΔP)0.5[ln(8/ε)]0.5。3. 在空泡振荡的最小直径为特征直径;根据空心涡核模型,可以计算得到最接近实验结果的速度环量值。4. 当空泡冲击壁面时,空泡的环向直径将变大。5. 环向直径的最大扩张比α与其截面直径与环向直径的比ε相关:α~ε0.25。

　　关键词：

　　空化；环状空泡；振荡周期；壁面冲击

　　作者：

　　Chen Ji, Fang-ye Lin, Jun Zou

　　Chen Ji, Fang-ye Lin, Jun Zou, 2017. Experimental investigation of vortex-ring cavitation. Journal of Zhejiang University-SCIENCE A (Applied Physics & Engineering), 18(7):545-552.

　　https://dx.doi.org/10.1631/jzus.A1600537

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