自然空化流动数值模拟中参数取值影响的研究

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1、第""卷第"期船舶力学SC’-""TC-"!$$Q年!月UC(>*7’C;8569V):57*6:=&)G-!$$Q文章编号!"$$QIQ!R#"!$$Q#$"I$$/!I$%自然空化流动数值模拟中参数取值影响的研究褚学森!王志!颜开!中国船舶科学研究中心"江苏无锡!"#$%!#摘要!探索了应用商业软件&’()*+,-!进行自然空化计算的方法$通过设定不同气核质量分数对半球头回转体的自然局部空化作了模拟"研究了气核对自然空化计算结果的影响$通过设定边界湍流参数计算了平头回转体的自然超空泡"研究了湍流参数设定对自然空化计算结果的影响$通过对圆盘空化器的超空泡计算"得出结论%气核含量主要影响超空泡

2、尾部形态"湍流参数主要影响空泡尺度$多个算例的计算结果与相应的实验结果以及经验公式计算结果进行了比较"符合良好$关键词!自然空化&超空泡&数值模拟&气核&湍流中图分类号!./0文献标识码!1!"#"$%&#’()&*+,-..*$%#’("/)’$*/"&’-.-0."&*#"/("1’&"&’-.0/-2!"#$%&’(&)2*+,-./021+,2303456*785698:6)*+6;6:<)=)7>:54)*+)>2?(@6!"#$%!2456*7A34)&#"(&!B5));;):+C;97>7D)+)>==)’):+)E6*+5)*(D)>6:7’=6D(’7+6C*C;*7+(>

3、7’:7F6+7+6C*7*E=(9)>:7F!6+7+6C*G7=)EC*&’()*+,-!:CE)6==+(E6)E-H6;;)>)*+D7==;>7:+6C*=C;*C*I:C*E)*=7G’)J7=*(:’)67>)=)++C=6D(’7+):7F6+7+6C*;’CK7>C(*E7*7@6=I=LDD)+>6:7’GCELK6+55)D6=95)>6:7’*C=)6*C>E)>+C;6*EC(++5));;):+C;*(:’)6C*:7F6+7+6C*;’CK-?5)*=(9)>:7F6+7+6C*;’CK7>C(*E7*7@6=I=LDD)+>6:7’GCELK6+5;’7+*C=

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6、蒸汽压时"液体介质发生气化而出现’空洞(的现象$自然空化现象在工程中非常普遍"它能造成水库大坝)水轮机)水泵和船舶螺旋桨的材料的严重剥蚀破坏"引起水力机械)船用推进器)水翼的效率收稿日期%!$$,I$QI$#作者简介%褚学森*"R%$I#"男2中国船舶科学研究中心工程师$第>期褚学森等$自然空化流动数值模拟中’::下降!然而"当空泡发展到一定尺度形成包住整个物体的超空泡"对航行体又能起到很显著的减阻作用!对空化现象的研究具有重要的工程应用价值!对空化现象数值模拟的早期研究主要基于势流理论"后期发展的方法主要是基于!"#方程"后一类方法又分为两类"一类为界面追踪方法"认为空泡内压力等于液体的饱和

7、蒸汽压"流场计算仅仅针对液体进行!$%&’()*+,基于该思想将空泡动力学方程中的压力结合在!"#方程中形成了改进的空化流动模型"该方法被商用软件-.%/0(123版本所采用!另一类为单一流体介质模型的方法"认为气相与液相在流场任一局部充分均匀混合"将混合物当作一种变密度的介质进行计算"该类方法中不同模型之间的区别在于变密度场的处理方式不同!最近人们又发展了输运方程模型"这类方法在两相的质量分数输