对于典型云状空化阶段,非定常空化演变诱导显著的周期性压力脉冲现象。图3-25基于3.1.4节所述多物理场同步测量技术,给出了一个半周期内云状空穴形态同步测量得到的压力波动,图3-25(b)中的①、②、③分别代表附着型空穴的生长阶段,附着型空穴的断裂、脱落阶段和脱落型空穴的聚合、溃灭阶段。
图3-25 准周期云状空穴演变诱导的压力波动(σ=0.75)
(a)非定常空穴形态随时间的演变
图3-25 准周期云状空穴演变诱导的压力波动(σ=0.75)(续)
(b)非定常云状空化演变诱导的压力脉冲(www.daowen.com)
在T1+0时刻以后,在喉口下游逐渐形成附着型空穴,随着附着型空穴向下游不断生长,其逐渐覆盖1号和2号传感器。相应地,1号和2号传感器位置处的压力波动相继减小(如图3-25(b)中倾斜的箭头所示)。在T1+30 ms时刻附近,附着型空穴逐渐生长至最大尺寸,此时空穴尾部出现显著波动。相应地,3号和4号传感器位置处测得剧烈的压力波动(如图3-25(b)中矩形框c所示)。
在T1+30 ms 时刻以后,附着型空穴逐渐脱落并产生许多小尺度脱落型空穴。由于这些小尺度脱落型空穴的生长与溃灭,在传感器位置处测得大量局部的压力波动(如图3-25(b)中黑色竖直向下的箭头所示),这类压力波动对应于图3-24中的较高频率能量。
在T1+48 ms时刻之后,在附着型空穴尾部逐渐形成一个大尺度的脱落型空穴。当该大尺度脱落型空穴向下游高压区域移动的过程中,相应区域的压力波动呈现出先降低后增大的特征(如图3-25(b)中标记d和e的斜线所示)。
图3-26给出了云状空化非定常空穴形态与压力波动之间的关系。随着附着型空穴和大尺度脱落型空穴的生长,空穴轮廓面积增大,压力逐渐减小;当经过某一个拐点之后,空穴轮廓面积减小,大尺度脱落型空穴发生溃灭,压力信号逐渐增大并达到峰值。随后,由于小尺度脱落型空穴的生长与溃灭,压力变化比较复杂。
图3-26 总的空穴形态轮廓面积与4号传感器位置处压力波动之间的关系
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