液氮文氏管汽蚀动态特性可视化实验研究

发布时间：2019-12-06 01:21

【摘要】：汽蚀是影响水力机械性能和寿命的重要因素,文氏管是液体火箭发动机中的重要部件,随着我国以液氢液氧为推进剂的大火箭的发展,文氏管汽蚀问题也成为发动机设计中亟需解决的关键问题。液氧、液氢、液氮等低温流体物性特殊,汽蚀发生时伴随着明显的热力学效应,适用于常温流体汽蚀的数值模型已不再适用于低温流体,为了完善低温流体汽蚀数值模型,必须对低温流体进行专门研究。本文设计了国内文献报道的首台低温流体汽蚀可视化试验装置,可视化段文氏管采用透明的有机玻璃制作,文氏管上布置有温度和压力传感器。可视化段采用了低温自密封技术,实现了非金属管道和金属管道在低温下的密封。该装置运行稳定,利用高速摄像机拍摄了汽蚀发生过程,记录了汽蚀区温度、压力和流量数据。实验发现文氏管液氮汽蚀存在两种典型流态,即汽蚀区连续流模式和间歇流模式。分析了间歇流模式下汽蚀云团周期性脱落的特性,阐述了声速在压力和流量周期性波动的影响作用。利用FFT方法分析了汽蚀区的压力数据,发现间歇流状态下在一定范围内汽蚀云团的脱落频率、汽蚀长度和压力振幅随入口压比的增加而增加,汽蚀区压力的周期性变化导致出口压力和流量的周期性波动。实验发现随着压比的增加,斯托罗哈数的变化不大,且在高压比时变化范围更小。分析了热效应在汽蚀中的影响,指出低温流体中汽蚀热效应有助于减小汽蚀的危害。分析了初生汽蚀特性,给出了汽蚀发生的临界压比。本文研究对数值模型改进有重要意义,文章最后指出了下一步研究方向。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V434

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本文编号：2570192