肇庆路灯车租赁， 江门路灯车租赁， 佛山路灯车租赁 路灯车油液在液压V型阀口的空泡动力学？ 空化初生 空化是指在液体流场内部或液固交界面上含有液体蒸气或空气的空穴(空泡)的出现、形成、发展和溃灭的过程, 其发生在液体中, 是液体独有的现象, 本质是气/液相变或气体析出、溶解的过程。对于纯水而言是常温水体内部由于局部区域压力降低而发生的汽化和液化现象, 对于液压油来说, 是常温油液内部由于局部压力降低而发生的空气析出和溶解的现象, 当空气刚从油液中析出时称为油介质的空化初生现象。空化初生发生在阀口处低压位置, 其表现为:空化初生过程(气体析出)非常突然, 空泡的溃灭过程(气体溶解)非常迅速, 但整个空化过程并不剧烈。
空化发生： 中空化的发生可以被认为是液体在流动过程中被拉断了, 断开的部分由气体来补充。假设纯净液体中两个分子之间的可变距离为𝑥, 与分子之间作用力有关的特征势能∅与𝑥的关系。在分子间距为x0处平衡, 通常x0大约为10-1 0m。两分子间的引力𝐹 = 𝜕∅/𝜕𝑥, 在分子间距为𝑥1时分子间作用力F达到最大, 通常𝑥1/𝑥0约为1.1或1.2。在大部分液体或固体内部, 分子间作用力F大约相当于体积膨胀率∆𝑉/𝑉0的1/3。由于𝑥 > 𝑥1时, 分子间引力不足以抵消张力, 因此应用与𝑥1处相关力相等的恒定张力能够完全使液体或固体断裂。液体和固体均具有可压缩性, 其系数κ的范围通常为101 0~101 1kg/ms2, 由于压力𝑝 = −𝜅(∆𝑉/𝑉0), 那么导致液体断裂的标准压力𝑝𝑇将会在-3×101 0~ -3×109kg/ms2之间, 也就是说, 在此基础上可以预估到液体和固体能够承受3×104~ 3×105个大气压的张力。实际上, 由于应力集中的作用, 固体无法达到这些极限(断裂应力通常是这个极限的1/100)。,也就是说即使当整体或全部的平均应力仍然是极限张力的1/100, 某些点实际能承受的应力能够达到上文特定点预估的3×104~3×105个大气压的张力。
对于液体, 抗拉强度是由液体中的一些薄弱点所决定的。这些薄弱点可能是短暂且难以量化的, 它们有可能是由一些微小的杂质引起的。由于薄弱点量化的困难和抗拉强度对应力作用时间的依赖, 导致对抗拉强度的纯理论计算变得更加复杂。液体的抗拉强度至少可以通过空化和沸腾两种方式来体现: (1)液体在约为恒温的条件下通过降低压力来使液体产生断裂的过程称为空化。(2)液体在约为恒压的条件下通过升高温度来使液体发生断裂的过程称为沸腾。流道的表面粗糙度和流动中湍流强度也会对空化初生产生影响。表面粗糙度增加会使边界层的分离出现延迟, 从而影响压力场和速度场的整体特性。由于湍流的作用, 旋涡中心的低压区会出现空化核, 也就是湍流会影响空化初生, 即在这种低压条件下本来可能不会发生空化, 但是如果存在湍流, 那么也能导致空化的发生, 因此湍流可以促进空化。湍流也会改变流动分离的位置, 引起速度场波动, 因此会影响整个压力场。由于表面粗糙度会影响湍流强度, 因此这两种作用在某种程度上又是相互联系的。本实验模型流道的表面粗糙度𝑅𝑎≤ 0. 4。
2 空化状态判断: 对于空化出现与否的判断是非常重要的。目前有两种方法:一种是根据空化产生的噪声判断, 另一种是可视化观测。虽然噪声生成是一种比较简单的空化初生的测量方法, 但这种方法没有可视化观测直观, 而且受空化核数量影响较大。因此, 本文选择可对流道进行实时观测的可视化方法, 依据临界空泡存灭的发生频度来对空化现象进行判断。
3 球形空泡动力学: 假设一个半径为𝑅(𝑡)(𝑡为时间)的球形空泡在无限液体区域内, 该区域内远离空泡地方的温度和压力分别为𝑇∞和𝑝∞(𝑡)。忽略温度梯度, 并且不考虑因内部热源或辐射而对液体产生的均匀加热, 所以可以假定温度𝑇∞为一个常量。对于压力𝑝∞(𝑡), 可以假设其为一个已知的输入量(或者是可控的), 可以控制空泡的生长或破裂。假定液体的密度𝜌𝐿为一个常量, 因此, 液体的动力黏度𝜇𝐿是恒定且均匀的。假定空泡的内容物是均质的, 并且空泡的内部温度𝑇𝐵(𝑡)和压力𝑝𝐵(𝑡)总是均匀一致的。空泡的半径𝑅(𝑡)是主要的分析结果之一。液体中某点到空泡中心的距离为r。指定该点的压力为𝑝𝑟, 𝑡, 沿空泡半径向外的速度为𝑢𝑟, 𝑡, 温度为𝑇𝑟, 𝑡。根据质量守恒定律可得:𝑢(𝑟, 𝑡) =𝐹(𝑡)𝑟2, 𝐹(𝑡)通过空泡表面的运动学边界条件与𝑅(𝑡)相关。在空泡表面质量传输为0的理想情况下, 显然有: 𝑢𝑅, 𝑡 =𝑑𝑅𝑑𝑡. 因此得:𝐹(𝑡) = 𝑅2𝑑𝑅𝑑𝑡. 假设有一个汽体空泡, 其内部汽体的体积产生量必须等于空泡尺寸的增长量4𝜋𝑅2𝑑𝑅/𝑑𝑡, 因此, 空泡内部的质量蒸发量为:𝑚𝑉=𝜌𝑉(𝑇𝐵)4𝜋𝑅2𝑑𝑅𝑑𝑡. 其中, 𝜌𝑉(𝑇𝐵)为空泡内部温度为𝑇𝐵时的饱和汽体密度。进而质量蒸发量必须等于相, 对于交界面流入空泡的液体质量流量, 因此, 相对于交界面液体向内的速度为𝜌𝑉(𝑇𝐵)(𝑑𝑅/𝑑𝑡)/𝜌𝐿, 所以有:𝑢𝑅, 𝑡 =𝑑𝑅𝑑𝑡−𝜌𝑉(𝑇𝐵)
𝜌𝐿𝑑𝑅𝑑𝑡= 1 −𝜌𝑉(𝑇𝐵)𝜌𝐿.
1、分析了空化发生的本质以及表面粗糙度和湍流强度对空化初生的影响。空化本质是由于液体在流动过程中被拉断, 导致空气析出或液体汽化。液体的抗拉强度可由空化和沸腾两种方式体现。
2、 介 绍 了 可 视 化 技 术 对 空 化 现 象 的 发 生 情 况 进 行 判 断 的 优 势 。 给 出 了Rayleigh-Plesset方程的推导过程, 该方程可对无限均匀温度场和压力场区域内的理想流体单个空泡运动过程进行求解。
3、空化溃灭时的高温高压会导致油液温度升高, 而且空化越剧烈, 对油温提升作用越明显。通过对实验过程进行分析给出了减小空化空蚀危害的一些可行措施。
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