水力空化技术的研究及其应用

水力空化是一种新的水处理技术.作为一种新技术,水力空化已经应用于化学和环境领域.本文阐述了水力空化的机理,包括空化的产生、发展及溃灭的过程,并提出了空泡溃灭时产生的高温高压是水处理过程中的能量来源.研究了影响水力空化的因素,介绍了其在国内外的研究进展,以及水力空化的动力学基础,指出了该领域目前存在的问题以及以后的研究方向,对进一步深入研究空化现象及应用有一定的参考作用.     

水下火炮燃气后效流场特性研究

目的 研究水下火炮发射过程中炮口燃气后效及其对高速射弹超空化流场的影响。方法 基于CFD软件FLUENT,运用UDF和动网格技术,考虑空化效应,建立水下火炮发射炮口燃气后效多相流数值计算模型。针对1 m水深条件下水下火炮发射炮口后效期运动过程进行数值模拟,获得了炮口气泡发展特性、压力脉动规律,分析炮口气泡对高速射弹空泡发展的影响。结果 炮口气泡经历了膨胀、收缩、拉断等发展历程,在发展初期能够加速射弹运动。射流中心处的压力特性最为复杂,随着远离射流中心,脉动幅值减小。高速射弹入水初期迅速形成超空泡,随后燃气泡与空泡发展融合,高压燃气进入形成的气\汽混合空腔,抑制了空化的发展,运动5倍弹长后,形成闭合空泡。对比火炮水下发射实验验证了仿真模型的准确性,空泡结果与实验一致性较好。结论 水下发射炮口流场复杂,影响高速射弹空泡的发展,同时还会使得火炮平台承受高载荷冲击的威胁,需要采取炮口降载措施。     

水体中铊对泥鳅外周血红细胞的遗传毒性

铊(T1)是剧毒的重金属元素.含铊矿产资源在开发利用过程中会释放铊,对生态环境和人体健康造成威胁.目前我国尚缺乏水环境中铊的安全标准.利用泥鳅Misgurnus anguillicaudatus红细胞微核技术研究水体中铊的遗传毒性.结果表明:水体中铊含量在0～1 μg·L-1范围内,随铊质量浓度的增加,泥鳅红细胞产生微核以及核突起、凹陷等各种核异常现象;微核率、核异常率及核空泡率等3项指标随铊质量浓度升高而升高,且呈显著或极显著正相关.这3项指标作为铊胁迫下泥鳅红细胞毒害程度的依据具有可行性.当水体铊质量浓度为0.3 μg·L-1时,微核率、核异常率及核空泡率均极显著高于对照.将铊质量浓度0.3 μg·L-1作为泥鳅红细胞发生突变的阈值.     

铜沉淀提高铸造马氏体不锈钢耐空蚀性能研究

针对普通马氏体铸造不锈钢在含氯离子溶液中耐点蚀和耐空蚀能力不足的问题,自行设计冶炼了一种经铜沉淀硬化的马氏体铸造不锈钢。通过力学性能测试、动电位极化扫描空泡腐蚀试验并结合SEM分析,研究了热处理工艺和铜含量对自行设计冶炼MSB马氏体不锈钢耐空蚀性能的影响。结果表明经铜沉淀的铸造马氏体不锈钢在3％NaCl溶液中的耐点蚀性能优于普通奥氏体不锈铜1Crl8Ni9Ti和高锰铝青铜,铜含量对铸造马氏体不锈钢的耐点蚀性影响不大。热处理工艺对铸造马氏体不锈钢耐空蚀性能有较大影响,时效温度越高,耐空蚀性能越差。当铜的质量分数在1．5％～2．5％之间时可以获得较好的强化效果,不锈钢的耐空蚀性能最好。     

入水角度对球体高速入水空泡特性影响研究

目的 针对球体高速入水过程中空泡的演化过程及运动特性展开研究,为弹体入水或空投鱼雷入水提供理论参考。方法 基于试验与数值模拟,主要讨论入水角度对球体高速入水过程中空泡生成、闭合、溃灭以及运动特性。结果 在球体入水过程中,根据入水空泡的形态特征,可以将入水过程分为入水冲击、空泡形成、空泡闭合和空泡溃灭4个阶段。在入水冲击阶段,球体头部承受的压力最大,且随着入水角度的减小,冲击阶段球体头部压力逐渐减小。在空泡闭合后,空泡的截面面积随着入水角度的增大而减小。在溃灭阶段,由于空泡溃灭夹断,会产生回射流,回射流的强度随着入水角度的减小而减小。在球体入水角度为30°时,溃灭夹断不会产生回射流。此外,球体以不同角度入水时,球体在水下的运动轨迹会发生不同程度的偏离,偏离程度随着入水角度的增大而减小,垂直入水时几乎未发生偏离。结论 入水角度对球体高速入水过程中空泡的演化过程及运动特性有较大影响,入水角度越小,球体入水后空泡截面积越大,总流动阻力系数Cd越大,且球体运动轨迹偏离越严重。     

航行体跨音速斜射入水流动特性数值模拟研究

目的 研究航行体跨音速斜射入水的流动特性,获得不同入水攻角下航行体跨音速可压缩入水特性。方法 建立跨音速航行体的几何模型,采用VOF(Volume of Fluid)均相流模型、SST k-ω湍流模型和Zwart空化模型进行数值模拟,并进行液相可压缩修正,对比不同入水攻角下的入水可压缩流动特性,分析绕航行体空泡的发展规律与航行体姿态和受力特性。结果 计算了不同入水攻角下航行体跨音速斜射入水可压缩流动特性,入水攻角对空泡直径几乎没有影响,但不同攻角下,空泡形态随时间的发展明显不同,并且随着正负攻角的增加,空泡的完整性遭到破坏。航行体弹道轨迹偏移量,随正攻角的增大而增加,随负攻角的增大先增加、后减小。航行体水平和垂直受力随正攻角的增大而减小,随负攻角的增大先增大、后减小。结论 在不同入水攻角下,航行体跨音速入水流动结构的发展具有相似性,但是随着攻角的变化,入水空泡结构、弹道偏移、受力特性都发生明显变化。     

回转体高速入水弹道模型研究

目的 快速预测回转体高速入水过程中的空泡形态发展和分析回转体高速入水后的弹道特性。方法 基于空泡截面独立扩张原理,建立回转体高速入水非定常超空泡计算方法,通过高速水动力计算方法,结合回转体动力学方程,实现回转体运动参数的求解。结果 通过与文献试验结果对比,验证了回转体高速入水弹道模型的可靠性。对比试验结果,模型的预测误差在10%以内,可满足回转体高速入水弹道预测需要。利用所建立的弹道模型计算了回转体在高速垂直、倾斜入水2种工况下的空泡形态、运动参数变化。发现回转体高速入水过程中,空泡会影响回转体的运动,回转体速度衰减主要和空化器阻力有关。回转体在受到扰动角速度的影响后,滑行力会改变回转体的姿态角和攻角,并使弹道发生弯曲,但有助于回转体运动的稳定。结论 在入水空泡能完全包裹回转体的情况下,可对回转体进行结构优化,增强回转体尾拍运动中受到的滑行力,提升回转体高速入水运动稳定性。适当减小空化器直径,能降低回转体入水过程中的阻力,并增加射程。     

地下水污染对人体血象影响的调查分析

通过对葫芦岛市某河流域长期饮用受污染地下水的居民的血象调查 ,分析了可能导致异变的原因 ,提出地下水的化学污染可能是血液细胞毒理学变化的因素之一