人才培养

工程力学

楔形平板空泡流壁面压力脉动测量与分析

刘天华

专业名称:工程力学(强基计划)
指导教师:刘筠乔
毕业去向:本校工程力学专业直博
在校期间学术成果或科创实践成果:第44期prp项目:“”水下机器人高效无缝协同声呐扫测研究”结题,
第47期prp项目:“基于机器学习算法的均匀流下圆柱涡激载荷预测”结题,
第30期大学生创新创业项目:“船后螺旋桨空泡及其噪声的数值模拟”立项人,
2024年度力学创新实验项目:“微流控芯片“结题

项目概述

壁面压力脉动引发结构振动、噪声,空化的产生会进一步加剧这一问题。本项目以楔形平板空泡流壁面压力脉动为研究对象,搭建了楔形平板空化流实验平台。搭配自主设计的压力测量与高速图像采集系统,在 5 种不同空化工况下完成实验。从单点压力脉动特征、波数 - 频率谱两大维度,分析了空化闭合区、湍流区的压力变化规律与时 - 空演化特性,为空化流相关理论研究与工程应用提供实验依据。

项目创新点

实验装置:自主研发可旋转圆盘形压力传感器阵列,实现空间多角度压力测量,解决传统实验测点单一的痛点;同步搭建双视角高速图像采集系统,实现压力数据与空泡形态同步观测。

研究维度:区分单相全湿流与两相空化流,结合时域、概率密度函数、功率谱密度、波数 - 频率谱开展多尺度分析,补齐空泡流压力特性的研究短板。

项目成果及应用前景

项目成果:搭建了完备的楔形平板空化流实验平台与测量系统;探明不同工况下壁面压力脉动的时域、频域及分布规律,揭示空化流波数 - 频率谱演变特征与时空作用机理。

应用前景:船舶、水力机械领域;设备减振降噪、结构优化,削弱空化噪声与振动危害;学术研究参考。

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