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核科学与工程2024年第02期:可压缩液体中的气泡球形稳定性的研究

来源:期刊VIP网 时间:


作者:张宇宁;周星;郑潇潇;丁志凌;

单位:中国石油大学(北京)机械与储运工程学院;过程流体过滤与分离技术北京市重点实验室;中国消防救援学院;

摘要:可压缩液体中气泡的球形稳定性对核电站设备及其附属的过流部件的稳定运行起着至关重要的作用。本文利用匹配渐进展开式的方法,建立了可压缩液体中气泡球形扰动的理论模型。利用气泡的泡壁马赫数将泡壁附近的液体分为内场和外场,将内场的流体近似为不可压缩液体,使用拉普拉斯方程计算。外场的流体认为是可压缩液体,用波动方程来描述。通过内外匹配渐进展开法推导了可压缩液体中气泡的球形扰动方程。基于扰动方程中焓的两种表示方式(用压力近似焓或直接用焓表示),讨论了这两种方程预测的气泡球形扰动振荡特性相关物理量(扰动振幅、扰动振幅变化速度和扰动振幅变化的加速度)的差异。通过对比,发现这两种方程预测结果的差异主要体现在上述物理量的极值处,并且直接用焓表示的方程预测的极值更大。此外,还定量研究了初始气泡半径和环境压力对两种方程预测结果的影响。

关键词:泡动力学;;空化;;球形稳定性

基金资助:国家自然科学基金(52076215)项目资助