自激振动空化射流打击力实验

自激振荡脉冲射流喷嘴的修正空化模型汪朝晖;陈思;邓晓刚;王在良【摘要】根据自激振荡脉冲射流喷嘴中的空化发生机理,一种考虑剪切力(包括雷诺剪切力和粘性剪切力)和由湍动能产生的压力脉动对空化影响的修正空化模型被提出来提高喷嘴内流场的模拟精度.修正空化模型通过用户自定义函数UDF挂入到Fluent中定义空化压力属性.采用该修正空化模型模拟计算所得到的不同入口压力和腔径条件下的喷嘴出口压力峰值与以往的实验结果吻合得很好,验证了该修正空化模型的正确性.进一步对剪切力和由湍动能产生的压力脉动对空化的影响进行了分析,并且研究了不同入口压力条件下这两个因素对空化发生的影响的强弱程度以及空化初生的能力.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2019(000)002【总页数】5页(P265-268,272)【关键词】自激振荡脉冲射流喷嘴;剪切力;湍动能;修正空化模型;UDF;空化初生【作者】汪朝晖;陈思;邓晓刚;王在良【作者单位】武汉科技大学机械自动化学院,湖北武汉 430081;武汉科技大学机械自动化学院,湖北武汉 430081;重庆科技学院机械与动力工程学院,重庆 401331;江苏科圣化工机械有限公司,江苏淮安 223002【正文语种】中文【中图分类】TH16;TK263.41 引言自激振荡脉冲射流喷嘴能够依靠其自身的特殊结构和特定的边界条件产生自激振荡脉冲效应，使连续入口射流变成高速的脉动出口射流，在没有外界提供附加能量就能提高其喷射性能，因此被认为是一种十分具有前景的射流装置。

由于这一特性，自激振荡脉冲射流喷嘴广泛应用于矿山、破碎、钻井等领域。

目前，已有大量学者采用实验和基于CFD的模拟手段对该喷嘴进行研究[1-4]。

相比于实验方法，基于CFD的模拟方法具有节省时间、人力、物力等优越性。

此外自激振荡效应产生的原因是腔室内部空化演变的结果[5]。

然而喷嘴腔室内空化的演变过程是一个十分复杂的一个过程，采用实验的方法很难精确地去描述腔室内的空化过程以及捕捉微小的细节。

基于流场特征的空化水射流破碎固体推进剂效果目录一、内容概要 (2)1. 研究背景及意义 (2)2. 国内外研究现状 (3)二、流场特征分析 (4)1. 流场基本概念 (5)1.1 流体动力学基础 (6)1.2 流场特征参数 (8)2. 空化水射流流场特性 (9)2.1 空化水射流形成机制 (10)2.2 空化水射流流场分析 (12)三、固体推进剂基本性质 (13)1. 固体推进剂简介 (14)1.1 推进剂类型及特点 (15)1.2 固体推进剂力学性能 (16)2. 推进剂破碎需求分析 (17)2.1 破碎效果对推进性能影响 (18)2.2 破碎技术发展现状 (19)四、基于流场特征的空化水射流破碎技术研究 (20)1. 空化水射流破碎固体推进剂原理 (21)1.1 破碎过程分析 (22)1.2 关键技术探讨 (23)2. 实验装置与流程设计 (24)2.1 实验装置介绍 (25)2.2 实验流程设计 (26)五、实验结果分析与讨论 (27)一、内容概要本文档旨在研究基于流场特征的空化水射流破碎固体推进剂的效果。

我们将介绍空化水射流的基本原理和特性，以及其在固体推进剂破碎中的应用。

我们将详细描述流场特征对空化水射流破碎效果的影响，包括射流速度、冲击波频率、破碎角等参数。

在此基础上，我们将通过数值模拟和实验验证，探讨不同流场特征条件下的空化水射流破碎效果。

我们将总结研究成果，分析空化水射流破碎固体推进剂的潜力和应用前景。

1. 研究背景及意义在当前科技和工业领域，固体推进剂的破碎技术一直是关键的研究课题。

随着科技的进步，空化水射流技术作为一种新型的破碎方法，已经引起了广泛的关注。

该技术通过产生强烈的流体冲击力，对固体推进剂进行破碎处理，具有高效、环保、适用性广等特点。

基于流场特征的空化水射流技术更是为固体推进剂的破碎提供了更加精准的理论指导和实践依据。

随着对固体推进剂性能要求的不断提高，研究基于流场特征的空化水射流破碎固体推进剂效果具有重要的现实意义。

实验4-2 镗杆自激振动与消振实验●实验目的及要求1．观察和了解镗孔加工中的自激振动现象（为便于观察振纹，改用镗杆车削外圆），加深对自激振动有关理论的理解。

2．了解影响自激振动的主要因素及控制自激振动的方法。

3．掌握正交试验设计基本方法及其应用。

4．学习电阻应变片及动态应变仪的使用方法。

● 实验原理1．解释自激振动的坐标联系（振型耦合）原理--参考4.9.3节。

2．冲击块消振原理镗杆上使用的冲击式减振器结构如图4E2-1所示。

其消振原理参考图4E2-2。

当镗杆受到瞬时干扰力激发振动后，从平衡位置O产生位移（图a），镗杆获得位能。

当瞬时干扰力消失后，镗杆在弹性恢复力的作用下，要回到平衡位置。

在图b位置，镗杆具有最大速度，在此过程中镗杆带动冲击块一起运动，使冲击块在图b位置也具有最大速度。

镗杆在惯性力和弹性力的双重作用下，继续运动到c位置，其速速度由；而冲击块只受到惯性力的作用，因而在c位置仍具有。

当镗杆由c位置再向平衡位置运动时，镗杆与冲击块发生碰撞，吸收了镗杆的动能，使镗杆在第3/4个周期中，振幅明显地由减小到。

此过程继续下去，镗杆振幅逐渐减小。

镗杆振动的衰减速度主要取决于冲击块的质量以及冲击块与镗杆内孔壁之间的间隙大小。

(点击上图观看动画）3．正交试验方法在多因素考核中，采用正交试验法可以用最少的试验次数获得最满意的试验结果，即科学地确定多个因素中各因素对考核指标影响的大小，并能准确地找出最佳条件。

正交试验法的基本思想是在试验中使各因素的各种水平得到均匀的搭配，以用较少的试验次数充分反映多种因素和多种水平的影响。

为此，设计了一系列的正交表。

根据正交表进行正交试验的方法和步骤如下：1）明确试验目的，确定考核指标本实验的目的是确定影响自激振动的因素，寻找减小自激振动的措施。

因此可取镗杆振动的振幅作为考核指标。

2）选择因素，确定水平本实验根据已有经验，选取加工时实际可控的4种因素（刀具前角，刀具主偏角，切削速度和进给量），每个因素均取3个水平，见表4E2-1。

2016年7月 机床与液压Jul .2016第 44 卷第 14 期MACHINE TOOL & HYDRAULICS y 〇l . 44 No . 14DOI : 10.3969/j . issn . 1001-3881. 2016. 14. 039液压射流管伺服阀自激振荡和噪声实验与分析邹贤珍(湖南财经工业职业技术学院科研部，湖南衡阳421002)摘要：在液压流场中，液压伺服阀的高频噪声主要来自于自身的震荡。

采用压电式动态压力传感器和扩音器对液压射流管伺服阀的自激振荡和噪声进行检测。

试验中，将伺服阀的进口压力控制在11〜21 MPa 。

为了将实验数据精准化，利用 FFT 和小波分析法对压力震荡信号和噪声信号进行处理。

根据分析结果找出自激振荡和噪声产生的原因，并为降低液压伺 服阀的自激振荡和噪声提供了方法。

关键词：液压射流管；伺服阀；自激振荡；噪声中图分类号：TP 61 文献标志码：B 文章编号：1001-3881 (2016) 14-125-4Experimental and Analysis for Self-excited Pressure Oscillationsand Noise of Hydraulic Jet Pipe Servo-valveZOU Xianzhen(Department of Science Research , Hunan Financial and Industrial Vocational Technical College ，Hengyang Hunan 421002, China )Abstract ： In the hydraulic flow field , the high frequency noise of the hydraulic servo-valve is mainly derived from its own shock . Using the piezoelectric dynamic pressure sensor and amplifier , hydraulic jet pipe servo-valve self-excited vibration and noise were de ­tected . In the test , the inlet pressure of the servo-valve was controlled in 11 〜21 MPa . In order to make the experimental data accurate , FFT and wavelet analysis method were used to deal with the pressure oscillation signal and noise signal . According to the analysis re ­sults ,the causes of the self-excited oscillation and noise were found out . It provides method for reducing vibration and noise of hydrau ­lic servo -valve .Keywords ： Hydraulic jet pipe ； Servo valve ； Self-excited oscillation ； Noise液压控制系统被广泛应用于工业、航空业等各个 领域，液压控制阀是液压系统的重要组成部分，其 性能的优劣直接影响液压控制系统的使用性能。

自激振荡磨料射流的基本理论与初步试验
李晓红;王建生;卢义玉;杨林;董永康;朱勇
【期刊名称】《中国安全科学学报》
【年(卷),期】1999(0)S1
【摘要】自激振荡磨料射流是在自激振荡脉冲射流和前混合磨料射流基础上，提出的新型射流。

为此，重点讨论了自激振荡磨料射流喷嘴的结构和工作原理，分析了脉冲频率和幅值等参数对磨粒加速效果的影响。

根据初步研究表明，磨粒速度受脉冲频率和幅度影响很大，磨粒速度可超过前混合磨料射流中磨粒的速度，最大钻孔速度比前混合磨料射流提高４１％。

这一成果有望用于坚硬物料的切割和特种加工、石油钻井、大洋采矿、难采矿体的开采、坚硬岩石巷道（遂道）掘进、表面清洗等领域。

【总页数】6页(P16-20)
【关键词】自激振荡磨料射流;喷嘴;磨粒速度;钻孔
【作者】李晓红;王建生;卢义玉;杨林;董永康;朱勇
【作者单位】重庆大学
【正文语种】中文
【中图分类】TE242
【相关文献】
1.自激振荡脉冲磨料水射流的研究 [J], 廖勇;李晓红;卢义玉;雷向阳
2.经济型自激振荡磨料射流抛光机设计 [J], 王红;马德毅;沈良琼
3.自激振荡频率对磨料在脉冲磨料射流中分布的影响 [J], 雷向阳;李晓红;卢义玉;廖勇
4.脉冲磨料射流的基本理论与试验 [J], 李晓红;王建生;卢义玉;杨林
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流体力学中的流体中的湍流射流振动射流是指液体或气体通过窄孔或喷嘴形成高速射流的现象。

在流体力学中，我们经常遇到液体中的射流现象。

而湍流射流振动则是指在这样的射流中存在的湍流现象及其振动特性。

一、湍流射流的形成与特征湍流射流形成的一个重要条件是流体速度的差异，即在射流出口附近速度较高，而远离射流中心速度逐渐减小。

当流体通过射流出口，速度的梯度会导致涡旋和涡流的生成，从而引发湍流的产生。

湍流射流的特征是速度和压力的不规则变化，以及流体的各种湍流涡旋结构的存在。

这些湍流涡旋结构会随时间和空间发生变化，并产生湍流振动。

二、湍流射流振动的机制湍流射流振动主要由两个机制引起：自激振荡和外激振荡。

1. 自激振荡：湍流射流在流动过程中，由于速度和压力的不规则变化，会导致流体局部的压力波动。

这些压力波动会通过反馈作用，使得射流自身的湍流结构发生变化，从而产生振动。

2. 外激振荡：湍流射流周围的环境条件（如空气流动）或外部干扰（如声波或振动源）也会对射流产生影响，引起湍流射流的振动。

三、湍流射流振动的应用湍流射流振动在工程和科学领域有着广泛的应用。

1. 射流喷射器：湍流射流的特性使其成为一种常用的喷射器。

通过控制射流的速度和角度，可以实现对流体的定向喷射，应用于喷雾器、喷泉、火焰喷射器等设备中。

2. 涡流衰减：利用湍流射流产生的涡流作用，可以有效地降低流体中杂质的浓度。

这一原理在废水处理、污水处理和液体混合等工艺中得到了广泛应用。

3. 噪声控制：湍流射流振动对噪声的产生起重要作用。

通过研究湍流射流振动的机制，可以设计有效的噪声控制措施，降低噪声的产生和传播。

4. 燃烧工程：湍流射流振动对燃烧过程有着直接的影响。

燃烧器中的射流振动可以促进燃烧反应，提高燃烧效率。

在流体力学中，对湍流射流振动的研究可以帮助我们更好地理解流体的运动规律，进一步提高流体力学的应用水平。

随着计算机技术和实验手段的不断发展，对湍流射流振动的深入研究将为众多领域的工程和科学问题提供新的解决方案。

机械加工中的自激振动自激振动是在外界偶然因素激励下产生的振动，但维持振动的能量来自振动系统本身，并与切削过程密切相关。

这种在切削过程中产生的自激振动也叫做颤振。

由于切削过程本身的原因，在一定条件下，即使没有外加激振力维持，切削力也可能产生周期性的变化，并由这个周期性变化的动态力反过来对振动系统做功，即输入能量，来补偿系统由于阻尼耗散的能量，以加强和维持这种振动。

这种由振动过程本身所产生的周期性动态力所维持的振动，就是自激振动。

切削过程中产生的自激振动是频率较高的强烈振动，通常又称为颤振。

颤振常常是影响加工表面质量及生产效率的主要因素。

自激振动的振动频率接近于或略高于工艺系统的低频振型固有频率，这是区分自激振动与强迫振动的最本质特点。

1.再生自激振动原理在切削或磨削加工中，一般进给量不大，刀具的副偏角较小，当工件转过一圈开始切削下一圈时，刀刃会与已切过的上一圈表面接触，即产生重叠切削。

重叠切削是再生颤振发生的必要条件，但并不是充分条件。

实际加工中，重叠切削极为常见，并不一定产生自激振动。

相反，如果系统是稳定的，非但不产生振动，还可以将前一转留下的振纹切除掉。

除系统本身的参数外，再生颤振的另一个必要条件是前后两次波纹的相位关系。

2.振型耦合自激振动原理在有些情况下，如车削方牙螺纹外表面时，在工件相继各转内不存在重叠切削现象，这样就不存在发生再生颤振的必要条件。

但生产中经常发现，当切削深度增加到一定程度时，仍然可能发生切削颤振。

可见，除了再生颤振外，还有其他的自激振动原因。

实验证明，在这种情况下发生的颤振，刀尖与工件相对运动的轨迹是一个形状和位置都不十分稳定的椭圆，通常称为变形椭圆，其长轴称为变形椭圆主轴。

振动轨迹为椭圆说明，颤振既发生在Y轴方向，也存在于Z轴方向，不是单自由度问题。

可用振型耦合自振原理来解释这种自激振动。

科技成果——供气式自激振荡脉冲射流曝气技术所属行业环保、装备制造适用范围化工、造纸等行业高浓度工业废水和城市生活污水处理成果简介1、技术原理“供气式自激振荡脉冲射流曝气器”属于一种新型的污水曝气器，具有充氧效率高、节能、免维护等优点。

射流曝气器是利用射流紊动扩散作用来传递能量和质量的流体机械和混合反应设备，一般由喷嘴、吸气室、喉管及混合管、扩散管等部件构成。

本技术采用自激振荡腔取代传统射流曝气器的混合管，依靠自激振荡作用，气-液混合液进行反复剧烈的剪切，使吸入的空气和需氧水体在自激振荡腔室内获得充分搅拌和混合，加快了曝气时气-液接触面上液膜的更新速度，形成微米级微小气泡，进而增加供养水体与空气的接触面积，其表面积很大，使空气中的氧更易快速溶解于水中；混合液以脉冲方式通过特殊扩散管释放，从扩散管喷出的需氧水体具有将强的脉冲效应，提高了流体的出口冲击力，进而提高了射流曝气器搅拌效果，增大了服务面积。

2、关键技术与装备（1）CAD/CAE技术：进行结构优化设计；（2）自激振荡脉冲射流技术：依靠自激振荡作用形成剧烈的剪切场，对流经自激振荡腔中的气液混合液进行反复剧烈的剪切，减小产生气泡大小，增加需氧水体与空气之间的接触面积，提高曝气器的充氧性能，具有更高的汽水比，实现水泵和风机节能。

主要技术指标（1）工作水深可达15m；（2）系统汽水比≥5：1；（3）单个射流曝气器的服务直径9m；（4）射流曝气器氧转移率达到30-52%，水深不受限制；（5）系统成本较常规系统节省30%以上：循环水泵的数量减少为传统射流曝气方式的50%，风机的用量为传统曝气方式的70%；（6）最大通过颗粒：直径15mm。

经处理后，主要污染物去除效率：COD为90%以上；BOD和SS 去除率可达95%左右。

技术水平1、该技术获得资助（1）该技术获2013国家科技型中小企业技术创新基金无偿资助项目，项目编号：13C26212101015；（2）该技术列入2013辽宁省科技型中小企业技术创新专项资金计划；（3）该技术列入2013科技计划立项和资助。

No.4Apr.2021第4期2021年4月组合机床与自动化加工技术Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique文章编号：1001 -2265(2021)04 -0028 -03DOI : 10.13462/j. .nki. mmtamt. 2021.04. 007射流冲击特性与声发射信号的试验研究朱解解，赵澤，祝锡晶，曹丽亭 (中北大学机械工程学院，太原030051)摘要：为了研究水射流破岩增透能力，提高射流特性,基于声发射检测技术，从微观角度研究了射流冲击信号在岩体内部传播过程中的衰减规律。

搭建了射流冲击试验平台，分别以不同的射流参数 为研究对象，采集了多个位置的声发射信号。

并对冲击振动噪声信号应用小波降噪和频谱分析法，进行了信号处理和分析。

结果表明：纯水射流在压力10 MPa 〜30 MPa 逐渐增加时，振动频率主要分布在1 kHz 〜80 kHz 内，振3比较大"当喷嘴口径0. 4 mm 〜1.0 mm 逐渐变大时，不同距离的振3均增加；随着冲击距离的增加，而声振信号的幅值先变大，距离0.25 m 后逐渐衰弱，功率谱密度(PSD )先稳定后均匀衰减。

关键词：声发射;小波降噪;频谱分析;射流特性中图分类号:TH16 ；TG506 文献标识码:AExperimental Study on Jet Impingement Characteristics and Acoustic Emission SignalsZHU Ben-ben , ZHAO Wei , ZHU Xi-jing , CAO Li-ting(Schooi of Mechanicai Engineecng , North Universita of China , Taiyuan 030051, China )Abstrad;: In order to study the anti.-refection abiity of water jet to break rock and improve jet characteris ­tics ,based on acoustic emission detection technology , the attenuation law of fet impact signai in theprote s ofpropagaion in rotk ma s wass'udied from amitrostopitpoin'ofview.A ee'impat'es'piaL form was set up , and acoustic emission signals from multiple positions were collected with diferent jet pa ­rameters as research objects. The impact vibration noiss signal is processed and analyzed by wavelet de - noising and spectrum analysis. The resultr show that when the pressure of pure water jet increases gradutly from 10 MPa to 30 MPa , the vibration fequency is mainly di.stri.buted from 1 kHa to 80 kHa , and the am ­plitude is relatively large. When the nozzle diameter increases gradutly fom 0.4 mm to 1.0 mm , the am ­plitude at diferent distances increases. With the increase of impact distance , the amplitude of acoustic vi ­bration signal increases at ffst , then decreases gradutly after the distance is 0.25 m , and the power spec-hal density (PSD ) is stable at fast and then dreys uniformly.Key woiTs : acoustic emission ； wavelet denoising ； spectum analysis ； jet characteristics0引言目前我国煤矿开采存在煤层气的抽采率不高等问 题。

冲击波空化效应引言冲击波空化效应是指当高速流体通过一种压力突然变化的区域时，流体中的部分液体会迅速蒸发形成气泡，造成流体的物理特性发生变化。

这种现象在高速流体力学、空气动力学和爆炸物理等领域具有重要的研究价值和应用潜力。

本文将对冲击波空化效应进行全面、详细、完整且深入地探讨。

冲击波空化效应的基本原理冲击波的形成与传播1.冲击波的定义–冲击波是指流体中传播的一种离散波动，其前方是压缩区域，后方是展开区域。

–冲击波形成的条件：流体的局部压力突然变化。

–冲击波传播方式：由高压区向低压区传播。

2.冲击波形成的机制–冲击波的形成与压缩波密切相关，压缩波的传播引起流体分子的聚集，进而引发空化现象。

冲击波空化效应的基本特征1.气泡形态特征–气泡形状：在冲击波的作用下，气泡呈现不规则形状。

–气泡大小：气泡的尺寸一般在微米到毫米之间。

2.空化现象产生的条件–流体中的压力变化超过了流体蒸汽的饱和压力。

–流体的速度大于临界速度。

冲击波空化效应的实验研究实验方法与装置1.高速摄影技术2.声学探测技术实验结果与数据分析1.气泡形态的定量分析–气泡大小的分布–气泡形状的统计特征2.空化效应与流体特性的关系–压力变化对空化效应的影响–流体速度对空化效应的影响冲击波空化效应的数值模拟数值模拟方法1.CFD方法2.分子动力学模拟方法模拟结果与分析1.空化现象的数值模拟2.气泡形态的模拟与分析3.模拟结果与实验结果的对比冲击波空化效应的应用前景冲击波水下轰炸技术1.冲击波水下轰炸的原理2.冲击波水下轰炸的应用领域生物医学工程中的应用1.冲击波空化效应在肿瘤治疗中的应用2.冲击波空化效应在医疗器械清洗中的应用结论冲击波空化效应是一种在高速流体压力突变时产生的重要现象。

通过实验研究和数值模拟可以深入理解空化效应的机理以及与流体特性的关系。

冲击波空化效应在军事、航天、生物医学工程等领域具有广阔的应用前景。

未来的研究还需进一步探索冲击波空化效应的机理，寻找更多领域的应用潜力。