液体空化初生及空化核形成规律的分子动力学模拟与实验

批准号:
51476085
项目类别:
面上项目
资助金额:
85.0 万元
负责人:
陈民
依托单位:
学科分类:
E0603.传热传质学
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
张相雄、王运会、蒋丽、顾有为
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
微信扫码咨询
中文摘要
对空化初生及空化核形成规律的研究,在船舶、兵器、钻探以及能源利用等领域的空化相关问题中都有重要的科学意义和工程价值。本项目旨在通过微观尺度的分子动力学模拟与形核位置可控的脉冲超声空化实验相结合的方法,研究空化现象的成核及空化初生机制与规律。在微观模拟中分析溶解气体、非溶解气相团簇、不同性质的固体颗粒在空化成核过程中的作用,以及空化核的发生发展规律。在高频短脉冲超声激发液体空化的实验中,通过对超声发射端与反射端几何形状的优化设计,形成远离器壁的固定位置空化;同时通过大量空化实验及适当的统计模型,获得空化初生的定量化实验数据。最后,结合微观模拟和可控实验的结果,探讨空化初生及空化核形成的微观机制与规律,并在此基础上改进和发展描述空化初生及空化核形成过程的理论模型。
英文摘要
The researches of liquid cavitation and cavitation inception are of great importance in such areas as shipbuilding, underwater ordnance,drilling industry and power engineering. This project plans to employ molecular dynamics simulations and short bursts of high frequency ultrasonic waves to study the inception of liquid cavitiaon and the evolvement of cavitation nuclei. In the molecular dynamics simulations, the dependences of the cavitation inception on the dissolved and undissolved gas molecules and clusters, solid impurities of different properties, will be investigated. In the high frequency short pulse ultrasonic wave experiments, specially designed resonators guarantee certain cavitation sites apart from the container walls. With a large number of cavitation experimental data and appropriate statistical method, cavitation inception data will be analyzed and compared with the simulation results. Based on the comparison and theoretial analysis, the authors expect to develop a theoretical model which will better describe the evolvment of the cavitation nucleus and the cavitation inception.
本项目通过高频脉冲超声空化实验与微观尺度的分子动力学模拟相结合的方法,研究了固体纳米颗粒杂质及不溶性气体对水的空化初生过程和空化核形成的影响规律。实验方面设计并搭建了高频脉冲超声空化实验装置,并系统地测量了含有不同尺寸的二氧化硅颗粒及不同含气量的氮气和氧气的水中的临界空化压力。模拟方面系统地研究了不同尺寸的二氧化硅颗粒和聚乙烯颗粒及不同含气量的氮气和氧气对水空化初生过程的影响,通过VORONOI分割法计算气泡大小,采用首次穿越时间法计算形核率,同时通过几何法计算水中氢键结构网络,并跟踪气相分子与气泡相对位置。通过实验及模拟结果的对比验证,从微观角度探讨了固体颗粒及气体杂质对水空化初生过程的影响机制,揭示了杂质破坏水中氢键网络、促进空化核形成、促进空泡生长的微观机理。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
An experimental study on the cavitation of water with effects of SiO2 nanoparticles
SiO2纳米粒子影响水空化的实验研究
DOI:10.1016/j.expthermflusci.2016.07.009
发表时间:2016-12-01
期刊:EXPERIMENTAL THERMAL AND FLUID SCIENCE
影响因子:3.2
作者:Gu, Youwei;Li, Buxuan;Chen, Min
通讯作者:Chen, Min
A molecular dynamics simulation study on the cavitation inception of water with dissolved gases
溶解气体水空化萌生的分子动力学模拟研究
DOI:10.1080/00268976.2018.1559371
发表时间:2018-12
期刊:Molecular Physics
影响因子:1.7
作者:Yusi Zhou;Buxuan Li;Youwei Gu;Min Chen
通讯作者:Min Chen
A reactive force field molecular dynamics simulation of the dynamic properties of hydrogen bonding in supercritical water
超临界水中氢键动态特性的反作用力场分子动力学模拟
DOI:10.1016/j.molliq.2018.11.133
发表时间:2019-02-15
期刊:JOURNAL OF MOLECULAR LIQUIDS
影响因子:6
作者:Ai, Liqiang;Zhou, Yusi;Chen, Min
通讯作者:Chen, Min
DOI:10.1007/s00348-017-2449-0
发表时间:2017-12-01
期刊:EXPERIMENTS IN FLUIDS
影响因子:2.4
作者:Li, Buxuan;Gu, Youwei;Chen, Min
通讯作者:Chen, Min
Cavitation inception of water with solid nanoparticles: A molecular dynamics study
固体纳米颗粒水的空化起始:分子动力学研究
DOI:10.1016/j.ultsonch.2018.10.036
发表时间:2019-03-01
期刊:ULTRASONICS SONOCHEMISTRY
影响因子:8.4
作者:Li, Buxuan;Gu, Youwei;Chen, Min
通讯作者:Chen, Min
快速非平衡相变对过冷水滴撞击与飞溅行为的影响机理研究
- 批准号:11972211
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:63.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:陈民
- 依托单位:
化学反应及相间传质对CO2/水/烷烃三相流体在多孔介质孔隙内流动的影响规律研究
- 批准号:51776104
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2017
- 负责人:陈民
- 依托单位:
流/固界面动量与能量传递规律的分子动力学研究
- 批准号:51076078
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:38.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:陈民
- 依托单位:
过冷水形核过程的分子动力学模拟与实验
- 批准号:50876049
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:40.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:陈民
- 依托单位:
微纳体系中流体输运与控制的分子动力学研究
- 批准号:10372051
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:25.0万元
- 批准年份:2003
- 负责人:陈民
- 依托单位:
蒸发和凝结现象的分子动力学研究与实验
- 批准号:50106004
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:20.0万元
- 批准年份:2001
- 负责人:陈民
- 依托单位:
国内基金
海外基金
