Page 57 - 《应用声学》2022年第4期

第 41 卷 第 4 期 单鸣雷等： 曲面固壁附近空化泡溃灭动力学的流体体积数值研究 555

从图 8 中可以发现，射流速度大致变化情况为 果，重点研究了不同条件对壁面温度的影响。由于
随着横轴值的增大，空化泡轴上射流速度逐渐增大 模型为轴对称结构，观察了曲面固壁上表面 3 个位
再逐渐减小，在轴上某一位置会迎来射流速度的峰 置点的温度随位置参数的变化情况来探究曲面固
值，且相同位置参数下，射流速度峰值的位置随着曲 壁上的温度变化情况，其中 A、B、C 三个位置点分
面固壁半径与空化泡初始半径比值的增大而减小。 布如图9所示。
出现以上现象的原因为，曲面固壁半径越大，空化 为探究不同位置参数下曲面固壁上的温度分
泡溃灭点与固壁间的距离越小，射流速度峰值的位 布情况，画出了固定曲面固壁半径与空化泡初始半
置与固壁间的距离也越小。随着位置参数的增大， 径的比值为 1，位置参数 λ 分别为 1.1、1.4、1.7、2.0
空化泡与曲面固壁间的距离越远，固壁对空化泡溃 时，曲面固壁上 A、B、C 三点的温度随时间变化的
灭过程中产生的液体射流的影响越小，空化泡轴上 情况，如图 10 所示。其中 A、B、C 三点在曲面固壁
射流速度的峰值越小。另外，从 λ = 1.4、λ = 1.7、 上的具体位置分布如图 9 所示，图10 中横轴表示空
λ = 2.0 三幅图中可以看出，同一位置参数下，曲面 化泡溃灭的时间，纵轴表示固壁上的温度值。
固壁半径与空化泡初始半径的比值越大，固壁对空 ԍҧѣ԰᣸ႍ
化泡溃灭产生的阻滞效应越强，空化泡溃灭阶段其 ๯ʹ
轴上射流速度的峰值越大。 ԍ d ԍ
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ѣ λ= R 0 ѣ
2.4 固壁温度分析 ԰ A ԰
᣸ ڍܞ᣸ႍ B ᣸
本部分主要对空化泡溃灭过程中热力学效应 ႍ ቇӑจ R 0 ႍ
r C
进行讨论，由于实验研究中测量温度变化情况较为 d
困难，且测得数据受较多因素的影响，所得结果与实 ࠫሦᣉ
际结果相比误差较大。而数值模拟可以便捷地调整 图 9 A、B、C 点位置分布示意图
参数大小，且数值仿真成本较低，故采用数值模拟 Fig. 9 Schematic diagram of location distribution
的方式考察空化泡溃灭的热力学特性。根据仿真结 of points A、B and C

520 520
500 གC 500 གC
480 གB 480 གB
གA གA
460 460
440 440
T/K 420 T/K 420
400
400
380 380
360 360
340 340
320 320
300 300
650 660 670 680 690 700 650 660 670 680 690 700
t/(10 -8 s) t/(10 -8 s)
(a) λ=1.1 (b) λ=1.4
520 520
500 གC 500 གC
480 གB 480 གB
460 གA 460 གA
440 440
T/K 420 T/K 420
400 400
380 380
360 360
340 340
320 320
300 300
650 660 670 680 690 700 650 660 670 680 690 700
t/(10 -8 s) t/(10 -8 s)
(c) λ=1.7 (d) λ=2.0
图 10 不同位置参数下曲面固壁温度分布
Fig. 10 Temperature distribution of curved wall under different position parameters