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圆形破口附近气泡动态特性实验研究

王诗平 张阿漫 刘云龙 吴超

圆形破口附近气泡动态特性实验研究

王诗平, 张阿漫, 刘云龙, 吴超
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  • 以往对于壁面附近气泡动态特性的研究均是针对完整壁面进行的, 而对带破口壁面附近气泡运动特性的研究很少, 例如舰船结构在遭受药包爆炸冲击波作用后形成破口, 其仍可能会遭受随后生成气泡的二次打击, 破口的存在必定会影响爆炸生成气泡的动力学行为. 本文采用电火花气泡生成与观察实验装置, 对带有破口的壁面附近气泡脉动和射流特性进行研究.通过实验发现, 当气泡在破口同心位置生成时, 破口的存在会使气泡靠近破口一侧形成"腔吸现象", 并使气泡形成对射流. 在此基础上分析了破口大小和无量纲距离对破口附近气泡的影响规律, 最后讨论气泡在破口偏心位置生成时的运动特性, 结果发现破口附近气泡的二次打击威力随偏心距离的增加而增加, 文章旨在为不同边界附近气泡运动规律研究提供参考.
    • 基金项目: 国家自然科学基金优秀青年科学基金(批准号: 51222904)、 国家自然科学基金(批准号: 11202057, 50939002)、中国博士后科学基金面上项目(批准号:2012M520709)和 教育部新世纪人才支持计划(批准号: NCET-10-0054)资助的课题.
    [1]

    Cole R H (Translated by Luo Y J, Han R Z, Guan X) 1965 Underwater Explosion (Beijing: National Defence Industrial Press) (in Chinese) [库尔 R H著, 罗耀杰, 韩润泽, 官信译 1965 水下爆炸 (北京: 国防工业出版社)]

    [2]

    Zhang Y L, Yeo K S, Khoo B C, Wang C 2001 J. Comput. Phys. 166 336

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    Wang Q X 2004 Phys. Fluids 16 1610

    [4]

    Zhang A M, Yao X L 2008 Acta Phys. Sin. 57 1662 (in Chinese) [张阿漫, 姚熊亮 2008 物理学报 57 1662]

    [5]

    Klaseboer E, Hung K C, Wang C, Wang C W, Khoo B C, Boyce P, Debono S, Charlier H 2005 J. Fluid Mech. 537 387

    [6]

    Zhang A M, Wang S P, Bai Z H, Huang C 2011 Chin. J. Theor. Appl. Mech. 43 71 (in Chinese) [张阿漫, 王诗平, 白兆宏, 黄超 2011 力学学报 43 71]

    [7]

    Wang B, Zhang Y P, Wang Y P 2009 Chin. J. High Press. Phys. 23 332 (in Chinese) [汪斌, 张远平, 王彦平 2009 高压物理学报 23 332]

    [8]

    Brujan E K, Hahen K, Schmit P 2001 J. Fluid Mech. 433 283

    [9]

    Akhatov I, Vakhitova N, Topolnikov A, Zakirov K, Wolfrum B, Lindau T K O, Mettin R, Lauterborn W 2002 Exp. Therm. Fluid Sci. 26 731

    [10]

    Black J R, Gibsion D C 1987 Ann. Rev. Fluid Mech. 19 99

    [11]

    Zhang A M, Wang C, Wang S P, Cheng X D 2012 Acta Phys. Sin. 61 084701 (in Chinese) [张阿漫, 王超, 王诗平, 程晓达 2012 物理学报 61 084701]

    [12]

    Buogo S, Plocek J, Vokurka K 2009 Acta Acust. Uni. Acus. 95 46

    [13]

    Gao B, Zhang H H, Zhang C 2003 Acta Phys. Sin. 52 1714 (in Chinese) [高波, 张寒虹, 张弛 2003 物理学报 52 1714]

    [14]

    Lu X P, Pan Y, Zhang H H 2002 Acta Phys. Sin. 51 1768 (in Chinese) [卢新培, 潘垣, 张寒虹 2002 物理学报 51 1768]

  • [1]

    Cole R H (Translated by Luo Y J, Han R Z, Guan X) 1965 Underwater Explosion (Beijing: National Defence Industrial Press) (in Chinese) [库尔 R H著, 罗耀杰, 韩润泽, 官信译 1965 水下爆炸 (北京: 国防工业出版社)]

    [2]

    Zhang Y L, Yeo K S, Khoo B C, Wang C 2001 J. Comput. Phys. 166 336

    [3]

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    Zhang A M, Yao X L 2008 Acta Phys. Sin. 57 1662 (in Chinese) [张阿漫, 姚熊亮 2008 物理学报 57 1662]

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    Klaseboer E, Hung K C, Wang C, Wang C W, Khoo B C, Boyce P, Debono S, Charlier H 2005 J. Fluid Mech. 537 387

    [6]

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    [7]

    Wang B, Zhang Y P, Wang Y P 2009 Chin. J. High Press. Phys. 23 332 (in Chinese) [汪斌, 张远平, 王彦平 2009 高压物理学报 23 332]

    [8]

    Brujan E K, Hahen K, Schmit P 2001 J. Fluid Mech. 433 283

    [9]

    Akhatov I, Vakhitova N, Topolnikov A, Zakirov K, Wolfrum B, Lindau T K O, Mettin R, Lauterborn W 2002 Exp. Therm. Fluid Sci. 26 731

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    [12]

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    Lu X P, Pan Y, Zhang H H 2002 Acta Phys. Sin. 51 1768 (in Chinese) [卢新培, 潘垣, 张寒虹 2002 物理学报 51 1768]

  • [1] 郑监, 张舵, 蒋邦海, 卢芳云. 气泡与自由液面相互作用形成水射流的机理研究. 物理学报, 2017, 66(4): 044702. doi: 10.7498/aps.66.044702
    [2] 张阿漫, 肖巍, 王诗平, 程潇欧. 不同沙粒底面下气泡脉动特性实验研究. 物理学报, 2013, 62(1): 014703. doi: 10.7498/aps.62.014703
    [3] 张阿漫, 王超, 王诗平, 程晓达. 气泡与自由液面相互作用的实验研究. 物理学报, 2012, 61(8): 084701. doi: 10.7498/aps.61.084701
    [4] 王树山, 李梅, 马峰. 爆炸气泡与自由水面相互作用动力学研究. 物理学报, 2014, 63(19): 194703. doi: 10.7498/aps.63.194703
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    [6] 李帅, 张阿漫, 王诗平. 气泡引起的皇冠型水冢实验与数值研究. 物理学报, 2013, 62(19): 194703. doi: 10.7498/aps.62.194703
    [7] 倪宝玉, 李帅, 张阿漫. 气泡在自由液面破碎后的射流断裂现象研究. 物理学报, 2013, 62(12): 124704. doi: 10.7498/aps.62.124704
    [8] 张 弛, 高 波, 张寒虹. 水中高压放电气泡的实验研究. 物理学报, 2003, 52(7): 1714-1719. doi: 10.7498/aps.52.1714
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    [10] 沙莎, 陈志华, 张庆兵. 激波与SF6球形气泡相互作用的数值研究. 物理学报, 2015, 64(1): 015201. doi: 10.7498/aps.64.015201
    [11] 谷云庆, 牟介刚, 代东顺, 郑水华, 蒋兰芳, 吴登昊, 任芸, 刘福庆. 基于蚯蚓背孔射流的仿生射流表面减阻性能研究. 物理学报, 2015, 64(2): 024701. doi: 10.7498/aps.64.024701
    [12] 梁刚涛, 郭亚丽, 沈胜强. 液滴撞击液膜的射流与水花形成机理分析. 物理学报, 2013, 62(2): 024705. doi: 10.7498/aps.62.024705
    [13] 沙莎, 陈志华, 薛大文. 激波冲击R22重气柱所导致的射流与混合研究 . 物理学报, 2013, 62(14): 144701. doi: 10.7498/aps.62.144701
    [14] 吕明, 宁智, 阎凯. 线性与非线性稳定性理论下液体射流空间发展的对比研究. 物理学报, 2016, 65(16): 166801. doi: 10.7498/aps.65.166801
    [15] 陈亮, 郭仁拥, 塔娜. 双出口房间内疏散行人流的仿真和实验研究. 物理学报, 2013, 62(5): 050506. doi: 10.7498/aps.62.050506
    [16] 王小虎, 易仕和, 付佳, 陆小革, 何霖. 二维高超声速后台阶表面传热特性实验研究. 物理学报, 2015, 64(5): 054706. doi: 10.7498/aps.64.054706
    [17] 张建民, 徐可为. 银和铜膜中异常晶粒生长和织构变化的实验研究. 物理学报, 2003, 52(1): 145-149. doi: 10.7498/aps.52.145
    [18] 王 琛, 方智恒, 孙今人, 王 伟, 熊 俊, 叶君建, 傅思祖, 顾 援, 王世绩, 郑无敌, 叶文华, 乔秀梅, 张国平. 利用X射线激光进行激光等离子体射流的诊断. 物理学报, 2008, 57(12): 7770-7775. doi: 10.7498/aps.57.7770
    [19] 张阿漫, 姚熊亮. 近壁面气泡的运动规律研究. 物理学报, 2008, 57(3): 1662-1671. doi: 10.7498/aps.57.1662
    [20] 张华伟, 李言祥. 金属熔体中气泡形核的理论分析. 物理学报, 2007, 56(8): 4864-4871. doi: 10.7498/aps.56.4864
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-09-19
  • 修回日期:  2012-10-11
  • 刊出日期:  2013-03-05

圆形破口附近气泡动态特性实验研究

  • 1. 哈尔滨工程大学船舶工程学院, 哈尔滨 150001
    基金项目: 

    国家自然科学基金优秀青年科学基金(批准号: 51222904)、 国家自然科学基金(批准号: 11202057, 50939002)、中国博士后科学基金面上项目(批准号:2012M520709)和 教育部新世纪人才支持计划(批准号: NCET-10-0054)资助的课题.

摘要: 以往对于壁面附近气泡动态特性的研究均是针对完整壁面进行的, 而对带破口壁面附近气泡运动特性的研究很少, 例如舰船结构在遭受药包爆炸冲击波作用后形成破口, 其仍可能会遭受随后生成气泡的二次打击, 破口的存在必定会影响爆炸生成气泡的动力学行为. 本文采用电火花气泡生成与观察实验装置, 对带有破口的壁面附近气泡脉动和射流特性进行研究.通过实验发现, 当气泡在破口同心位置生成时, 破口的存在会使气泡靠近破口一侧形成"腔吸现象", 并使气泡形成对射流. 在此基础上分析了破口大小和无量纲距离对破口附近气泡的影响规律, 最后讨论气泡在破口偏心位置生成时的运动特性, 结果发现破口附近气泡的二次打击威力随偏心距离的增加而增加, 文章旨在为不同边界附近气泡运动规律研究提供参考.

English Abstract

参考文献 (14)

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