刚性壁面和柔性壁面之间的气泡空化动力学研究

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在日常的生产生活中我们会经常见到各种各样的气泡空化现象,这些现象对于我们有利有弊。在水利设备中的空蚀现象会对机器产生损坏;但在医疗中的空化现象能对我们产生有利的作用,手术中的眼部环境就跟近壁面激光空化十分类似,消融手术就是一个典型的柔性壁面和刚性壁面组合的空化问题。对此,本文进行了刚性壁面和柔性壁面之间的激光空化动力学研究。本文采用实验和模拟结合的方法对在柔性壁面、刚性壁面和两壁面之间的气泡空化现象进行了研究,利用高速相机对气泡空化的初生、脉动和溃灭过程进行拍摄。对三种壁面条件下的空化形态进行了对比分析,讨论了溃灭时气泡的溃灭形态。运用VOF模型对刚性壁面和柔性壁面之间的气泡空化进行数值模拟。结果表明:(1)气泡在刚性壁面和柔性壁面附近溃灭形态与单壁面溃灭形态类似。(2)气泡在刚性壁面和柔性壁面之间溃灭时,相同近壁距离下,刚性壁面影响效应比柔性壁面大。(3)数值结果表明,当卫星气泡产生时,卫星气泡附近区域及柔性壁面的中心处的压力最大。本文的研究有望为激光空化消融技术的开发和应用提供参考。
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