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1、云状空化流动数值模拟的空化模型评价第29卷??第9期2009年9月北京理工大学学报TransactionsofBeijingInstituteofTechnologyVol.29??No.9Sep.2009黄彪,??王国玉,??张博,??余志毅(北京理工大学机械与车辆学院,北京??100081)摘??要:为深入了解空化模型对云状空化流动计算的影响,分别采用Kubota,Singhal,Merkle,Kunz四种不同的空化模型对绕水翼的云状空化流动进行了数值模拟,获得了空穴形态和升、阻力等流场动力随时间的变化特性.通过与实验结果
2、的对比表明,这四种空化模型均可以准确地捕捉云状空化区域的空穴形态和空泡脱落的非定常细节;不同空化模型对计算所得的空穴形态和长度、绕翼型速度矢量场、升阻力均有影响,但对流场动力特性的主要频谱分布影响不大.关键词:云状空化;空化模型;数值计算中图分类号:TV131??32??????文献标识码:A??????文章编号:1001??0645(2009)09??0785??05EvaluationoftheCavitationModelsontheNumericalSimulationofCloudCavitatingFlowsAro
3、undaHydrofoilHUANGBiao,??WANGGuo??yu,??ZHANGBo,??YUZhi??yi(SchoolofMechanicalEngineering,BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081,China)———————————————————————————————————————————————Abstract:Cloudcavitationflowsaroundahydrofoilaresimulatedtoaddressissuesinthecavi
4、tationmodelapplicationsinthecomputationofcloudcavitatingflows.Fourcavitationmodels,includingtheKubotamodel,Singhalmodel,MerklemodelandKunzmodelareevaluatedinthepresentstudy.Numericalresultsarecomparedwithexperimentalones.Itisshownthatalldifferentcavitationmodelscanp
5、redictsuccessivelythecharacteristicsofcavitationandthedetailedprocessofthecavitationdevelopment.Influencesofcavitationmodelsonthelengthofcavity,velocityandtheliftanddragforceareevaluated,butnosignificanteffectonthefrequencydistributionofthedynamicsaroundthefoilisobs
6、erved.Keywords:cloudcavitation;cavitationmodel;numericalsimulation????云状空化包含相变、非定常、多维湍流和可压缩等多种复杂流动现象,使用数值模拟求解空化流动遇到了巨大的挑战.空化模型的建立和应用是研究空化问题的重点和难点.近年来,人们对空化模型做了大量的研究,在相变、湍流等复杂特性的非定常空穴脱落研究取得了一定进展.基于N??S方程的均相平衡流模型已经运用广泛,Chen和Hesisterbata[2][1]人通过添加源项来调节气液两相间的传输;Senocak
7、和Shyy[5]提出基于体积分数传输方程和相变模型,采用带壁面函数的模型和———————————————————————————————————————————————SIMPLE算法以及适当的压力校正研究了空化流动;Pouffary等[6]基于绝对正压状态方程,研究了附着于水翼的局部空化的非定常行为,观察了空化云的准周期性脱落.为深入了解空化模型对云状空化流动计算的影响,作者采用商业软件的二次开发技术,通过自编程序耦合入Kubota,Singhal,Merkle,Kunz四种空化模型,数值模拟了绕Clark??y型水翼云状空
8、化流动,推导了以时间和压力为变量的密度微分方程;Ku??等提出基于气泡动力学的两相模型,使用[3??4]Rayleigh??Plesset方程求解空化流;Singhal等收稿日期:2008??10??30基金项目:国家自然科学基金资助项目(50679001)(??),男,,E
