微空泡动力学特性的数值模拟及热空泡特性的实验研究

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1、分类号密级ＵＤＣ单位代码１０１５１微空泡动力学特性的数值模拟及热空泡特性的实验研究邱超指导教师张会臣职称教授学位授予单位大连海事大学申请学位级别Ｘ学博±学科与专业载运工具运用工程论文完成日期２０１５年１０月论文答辩日期２０１５年１１月答辩委员会主席寺方ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＤｎａｍｉｃＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＭｉｃｒｏＢｕｂｂｌｅｂｙｙＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａ杜ｏｎ泣ｎｄＴｈｅｒｍａｌＢｕｂｂ

2、ｌｅＢｅｈａｖｉｏｒｓｂｙＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔＡ化ｅｓｉｓＳｕｂｍｉｔｔｅｄ化ＤａｌｉａｎＭａｒｉｔｉｍｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＩｎａｒｔｉａｌｆｕｌｆｉｌｌｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆｐＤｏｃｔｏｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｂｙＣｈａｏｉｕＱＶｅｈｉｃｌｅＯｅｒａｔｉｏｎＥｎｉｎｅｅｒｉｎ（ｐｇｇ）ＴｈｅｓｉｓＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：ＰｒｏｆｅｓｓｏｒＨｕｉｃｈｅｎＺｈａｎｇＯｃｔｏ

3、ｂｅｒ２０１５大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明，，：本论文是在导师的指导下独立进行研究工作巧取得的成果撰写成博±学位论义＂微巧淑动＂除论义中已经讳明引用力学巧巧的数値穂拟及热巧铜特巧的连驗研巧。的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集休已经公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名；ｔ学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师

4、完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部口或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被査阀和借阅。本人授权大连海事大学可１＾１将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影巧、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到《中国优秀博硕±学位论文全文数据库》（中国学术期刊（光盘版）电子杂志化）、《中国学位论文全文数据库》（中国科学技术信息研究所）等数据库中，并Ｗ电子出版物形式出版发行和提供信息服务。保

5、密的论文在解密后遵守此规定。本学位论文属于：保密□在年解密后适用本授权书。．＂”不保密（请在Ｗ上方框内打Ｖ）论文作雜名亦接导师签名：日期：茄店年＂月Ａ日创新点摘要创新点摘要１采用分子动力学模拟的方法研究空化空泡的形成、生长和溃灭过程。提出将势能与分子运动轨迹相结合，分析空泡生长溃灭过程的动力学特性，阐述温度。揭示出较低的温度和数密度和数密度对空泡动力学特性的影响，有利于空化的发生，产生的空泡更稳定。随着湿度的升高，空泡的稳定性减弱，溃灭速度逐渐一。加快，但溃灭产

6、生的微射流强度降低当温度超过定范围，空化将不再发生。２设计和制一作了种单个沸腾空泡的产生装置。揭示了微电极功率密度和环境压力对空泡成核Ｗ及生长规律的影响。研究发现空泡的生长经历两个阶段，分别为迅速生长阶段和动态平衡阶段。在迅速生长阶段的前期，电极的功率密度对空泡生长起主要作用；在迅速生长阶段的后期，环境压力对空泡的影响更大。在动态平衡阶段，空泡的大小受电极功率密度与压力的共同影响。３制备了锭合金电极构成微通道的微流体芯片，对气液混合空泡在电极表面的流动特性进行研究。阐明了电极表面润湿

7、性与空泡流动特性的关系，提出通过加热电极提高空泡在电极表面流动速度的方法。研究发现空泡在＾润湿性表面流动速度较快，通过在强润湿性电极表面加载电流，可提高空泡的流动速度，且电。极的功率密度越大，电流加载时间越长，空泡速度提高越显著在弱润湿性电极表面，加载电流降低空泡的流动速度。Ｉ中文摘要摘要近年来空泡在微流体系统，超空化减阻等领域得到广泛的应用，空泡的可控操作成为空泡动力学研究的最终目标。但由于缺乏对空泡动力学特性的了解，无，论是在微流体系统中，还是超空化的应用中空泡的

8、产生均处于无序的状态，缺乏有效地控制。，影响了空泡在应用中的使用效果因此本文采用分子动力学模拟＇混合空泡的动力学特性与实验研究相结合，沸腾空泡，分别对空化空泡Ｗ及气液进行深入系统的研究。。，采巧分子动力学模拟的方法对正则系综条件下的空化发生过程进行研究模一拟结果表明，液体的温度Ｗ及数密度均存在个范围值，若液体的温度或数密度位于该范围值内，液体中能够发生空化，但产