高粘度流体中气泡与自由液面相互作用实验研究

气泡的运动形式与边界条件密切相关.当气泡在近自由液面附近运动时,会与自由液面发生相互作用并产生复杂的水冢和射流现象.目前相关研究大多是在理想流体中进行,然而气泡在化工、生物及医学等高粘度流体中广泛存在,其运动规律尚未探明.因此,文中在前人研究的基础上,通过水下低压放电装置生成气泡,研究高粘度流体中气泡与自由液面相互作用...     

基于超声技术的船用零件3D打印材料缺陷检测方法

以提升船用零件3D打印材料缺陷检测水平为目标,设计基于超声技术的船用零件3D打印材料缺陷检测方法。选取PXUT-395数字式超声波探伤仪作为船用零件3D打印材料的超声检测装置,设置超声检测装置的超声波探头型号为Olympus V382-SU,采集船用零件3D打印材料的超声波信号;利用WVD变换方法处理超声检测装置采集的超声波信号,提取3D打印材料超声波信号的时域特征。选取极限学习机作为缺陷检测方法,设置所提取的超声波时域特征作为极限学习机的输入,输出船用零件3D打印材料缺陷检测结果。实验结果表明,该方法有效检测船用零件3D打印材料的裂纹、气泡缺陷,缺陷检测误差在1 mm以内。     

浅析航标灯日光开关的应用及改进

在夜间,海面及岸堤上各种闪烁的航标灯光被誉为“航海者的眼睛”,航标灯光作为航标在夜间或能见度不良时的重要标识,时刻指引着过往船舶安全的航行。在实际中我们经常会发现,航标灯的开关时间并不是同步进行的,这是因为大部分航标灯的开关时间是由感光装置来控制的,不同方位、不同区域环境的光照度值不同,以及感光装置灵敏度的不同都有可能造成航标灯的开关时间不一样。     

减压条件下深水圆柱附近气泡的运动特性

为深入探究气泡与附近潜艇的相互作用规律,采用电火花气泡发生装置与高速摄像分析系统,在减压环境中对近似潜艇的深水圆柱周围不同位置的气泡进行研究。并以气泡通过圆柱结构中心的铅垂线为界的分类情况讨论深水圆柱周围气泡的动态变化。试验结果表明:圆柱结构附近的气泡的运动主要取决于气泡与圆柱结构间相对的攻角以及气泡质心到就近圆柱壁面的无量纲距离这两种因素的影响。在此基础上同时考虑减压环境中浮力的因素分析了浮力参数及攻角和爆距半径比对气泡第一周期运动时间和位移的影响,并总结圆柱下侧气泡不同爆距半径比下射流宽度的作用范围变化规律。研究结论为圆柱状的潜艇结构在水下受到攻击时的毁伤状态提供了参考。     

减压条件下深水圆柱附近气泡的运动特性

为深入探究气泡与附近潜艇的相互作用规律,采用电火花气泡发生装置与高速摄像分析系统,在减压环境中对近似潜艇的深水圆柱周围不同位置的气泡进行研究。并以气泡通过圆柱结构中心的铅垂线为界的分类情况讨论深水圆柱周围气泡的动态变化。实验结果表明：圆柱结构附近的气泡的运动主要取决于气泡与圆柱结构间相对的攻角以及气泡质心到就近圆柱壁面的无量纲距离这两种因素的影响。在此基础上同时考虑减压环境中浮力的因素分析了浮力参数及攻角和爆距半径比对气泡第一周期运动时间和位移的影响,并总结圆柱下侧气泡不同爆距半径比下射流宽度的作用范围变化规律。研究结论为圆柱状的潜艇结构在水下受到攻击时的毁伤状态提供了参考。     

气泡幕拦浑技术在港池疏浚中的应用*

为指导气泡幕拦浑实践,采用理论推导,给出气泡幕拦浑所需单宽曝气量的计算公式,以及气泡幕开孔管径尺寸的计算方法,将新的计算公式和方法应用于宜春港樟树港区河西作业区综合码头的港池疏浚工程的气泡幕拦浑作业,并总结气泡幕拦浑施工工艺。结果表明：气泡幕具备良好的拦浑效果,但气泡幕拦浑最佳单宽曝气量小于理论值。总体来看,气泡幕装置结构简单、安装方便,拦浑效果良好,且不妨碍船舶正常通行,与防污帘组合使用阻拦悬沙扩散效果更佳。     

船舶远程尾流场中气泡上浮运动模型

针对尾流气泡运动过程中上浮速度与半径变化互相影响的动态耦合问题,分析了气泡的受力情况,考虑到非恒定Basset力的影响,得出了气泡瞬态加速度模型;并在气泡传质模型中引入非平衡传质理论,得出了气泡的瞬态非平衡传质模型;进而依据气泡质量变化率实现了两模型的耦合,以此构建了完整的船舶远程尾流场中气泡上浮运动模型.计算结果表明,Basset力对运动初始阶段的速度变化影响显著,而引入非平衡传质理论的计算结果与实验吻合更好.     

非牛顿流体中运动气泡的形变

为阐明非牛顿流体中运动气泡的形变规律,采用高速摄像仪对运动气泡图像进行了捕捉,根据气泡形变参数变化分析了气泡形变规律.结果表明,流体黏度对气泡形变影响很大.低表观黏度流体中,气泡表现出振荡形变现象,其宽高比随高度也产生了较强的振荡变化,具有明显的特征振荡频率;高表观黏度流体中,气泡宽高比随高度体现出近似的线性变化,气泡呈椭球形.与牛顿流体中的气泡形变不同,非牛顿流体中的局部黏度变化对气泡振荡形变起重要作用,气泡振荡频率随黏度振荡频率的改变而改变.     

低速船舶微气泡减阻数值研究

为了研究船舶微气泡减阻规律,本文基于OpenFOAM中两相欧拉数值模型,对低速散货船进行微气泡减阻数值研究。对气液两相分别建立控制方程,考虑五种相间作用力及气泡聚合和破碎,采用考虑气泡影响的改进k-ε湍流模型,忽略自由面影响,采用叠模模型研究喷气量、气泡直径、航速及吃水等因素对船舶微气泡减阻的影响,分析气体体积分数、湍流粘度和气泡直径分布等。结果表明：微气泡可以同时减少船舶摩擦阻力、粘压阻力和总阻力;喷气量直接影响减阻率,喷气量越大,减阻率越高;较小气泡的平均气体体积分数较大且气体分布更均匀,同时湍流运动粘度较小,可以更有效减阻;气泡沿着流向会聚并,气泡越小聚并越剧烈;较高航速和小吃水更有利于减阻。     

破冰货船

苏联最近造出了几艘能破冰的货船,可以应用在苏联北部冰冻的港口和海面上。这种2万吨能破冰的多用途货船,不但可以满足滚装、集装箱的需要,而且也适合装谷物、煤、矿砂、化学品等货物的需要。这种船自身配备有一种空气气泡装置,这种气泡装置可以减少冰层对船舶前进的阻     

横流中水下气泡运动特性模型对比研究

为更好地研究水下气泡的运动规律,开展横流作用下水下气泡的运动特性模型研究。首先以动量定理为基础,推导横流中水下高速气体的射流轨迹模型;其次依据牛顿定理,对水下气泡进行受力分析,建立横流中单气泡的运动数学模型;最后采用龙格-库塔法对2个模型进行求解与分析。结果表明,2个计算模型在各自的气泡速度范围内,能够模拟对应的气泡运动轨迹,而随着横流速度的不断增加,计算结果误差越来越大。研究结果为水下气泡在复杂流场中的运动特性研究提供参考。     

水下排气流动与噪声特性试验研究

为明确水下排气噪声发生的空间位置,掌握流动形态对排气噪声的影响特征,在水池中通过水下摄像和噪声监测方法研究了瞬态水下排气过程。结果表明：40 mm管口水下稳定排气产生的气泡直径约3～21 mm,气泡群上浮平均速度为0.31 m/s;水下排气噪声主要发生在排气管口附近,在气泡形成过程中产生,单极子辐射占主导地位,是水下排气的主要噪声源;气泡上浮时的噪声总级远低于管口气泡形成噪声,与背景噪声接近,是水下排气中可以忽略的噪声源,其频谱特征中主要是气泡固有频率,峰值频率约800 Hz;气泡在水面破碎时产生的噪声比排气出口噪声略低,是水下排气的次要噪声源,偶极子噪声占主导地位。     

舰船气泡尾流特性研究现状

为了对水面舰船尾流的特性和产生机理进行试验测量和理论分析,并以此为基础,建立舰船气泡尾流模拟系统,进而研制声光复合尾流自导系统.在阅读相关文献及参考相关试验结果的基础上,对舰船气泡尾流特性的研究现状进行了总结.从气泡的运动、气泡的分布及气泡数密度变化规律3方面阐述了尾流中气泡特性;从舰船尾流的长度、宽度、深度3方面描述了气泡尾流几何特性的数学模型;指出了气泡尾流特性的研究方向以及急需解决的2个重要问题.     

人工气泡船水动力性能试验研究

文章通过试验途径研究了人工大气泡船的水动力性能,试验包括气泡船流量测试试验、气泡船通气对比试验、气泡船与其原型船静水及波浪中对比试验。结果表明,气泡船充气后阻力能大大下降;对于气泡船有一最经济的充气流量;气泡船在静水及波浪中的综合性能均优于常规船型,特别是阻力下降很多。根据试验结果还分析了气泡降阻的原理:具有一定压力的气泡腔,除了减小船底的摩擦阻力之外,还支撑了艇的一部分重量,减小了艇体的吃水,从而阻力也相应地减少。     

舰船尾流后向光学检测方法研究

舰船在航行过程中会在尾部产生大量的气泡,通过检测气泡可以有效的跟踪船舶。本文在Monte Carlo模型的基础上研究激光脉冲后向散射特性,并进行后散射信号的特征提取,获得其频域特性。最后进行仿真实验,通过仿真结果可以看出,通过气泡对信号的后沿位置、时域宽度、峰值大小和位置、能量和形状等的影响,可以有效的检测到气泡,确定出船舶的位置。     

船舶尾流气泡幕探测技术进展与应用

本文介绍并比较船舶尾流气泡幕的声学探测和光学探测的异同。以检测参量为主线,讨论光学探测中气泡对散射光强度、频率和偏振特性的影响,重点阐述基于脉冲回波、激光拉曼散射和光学成像等探测方式的应用原理、发展状况和存在的问题。以提高回波信号信噪比为目的,提出一种基于表面等离子激元的气泡尾流探测新思路,并进行相关模拟论证。气泡尾流光学探测法及其应用系统具有实时性好、灵敏度高、探测区域广等优点,在船舶监控、海洋水体污染检测和海洋生物环境监测等方面应用广泛。     

船舶尾流气泡幕探测技术进展与应用

本文介绍并比较船舶尾流气泡幕的声学探测和光学探测的异同。以检测参量为主线,讨论光学探测中气泡对散射光强度、频率和偏振特性的影响,重点阐述基于脉冲回波、激光拉曼散射和光学成像等探测方式的应用原理、发展状况和存在的问题。以提高回波信号信噪比为目的,提出一种基于表面等离子激元的气泡尾流探测新思路,并进行相关模拟论证。气泡尾流光学探测法及其应用系统具有实时性好、灵敏度高、探测区域广等优点,在船舶监控、海洋水体污染检测和海洋生物环境监测等方面应用广泛。     

硼氢化钠水解制氢系统噪声特性研究

硼氢化钠水解制氢过程涉及到复杂的两相流动现象。需对潜艇电化学发电机装置制氢系统噪声特性进行研究,以保证潜艇隐蔽性。对硼氢化钠水解制氢器内乳状液中压力波的传输特性、气泡生长过程中噪声、气泡融合和脱离时声能辐射特性、声波传输速度等进行了研究和讨论,以此为基础,有针对性地从运行数选择、制氢器设计等方面,研究降低噪声方法。     

舰船主机尾气抑制尾流技术可行性分析

针对尾流微气泡特点及尾气危害,提出利用舰船主机尾气抑制尾流技术,分析尾气气体作为消除尾流微气泡媒介的可行性,证明尾气气体的排气量充足,消泡速率高,对舰船次生危害少,实验验证该技术有效且可行,装置便捷实用。     

侧推减阻降噪装置设计与应用探索

侧推减阻降噪装置是一种填补国内空白的特种船舶装置,此装置可针对性解决因侧推通道激发的局部紊流及气泡层影响船舶声学设备正常使用的难题,该文介绍了该装置产生的背景、预期功能、设计校核方案及船上安装使用方法,经实船验证,该装置满足母船声学设备使用要求。