自然空化流动数值模拟中参数取值影响的研究.pdf

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1、第11卷第1期船舶力学Voi.11No.12007年2月JoulnaiofShipMechanicsFeb.2007文章编号!1007-7294"2007#01-0032-08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9江苏无锡214082摘要!探索了应用商业软件Fiuent6.2进行自然空化计算的方法0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9研究了气核对自然空化计算结果的影响0通过设定边界湍流参数计算了平头回转体的自然超空泡9研究了湍流参数设定对自然空化计算结果的影响0通过对圆盘

2、空化器的超空泡计算9得出结论气核含量主要影响超空泡尾部形态9湍流参数主要影响空泡尺度0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9符合良好0关键词!自然空化9超空泡9数值模拟9气核9湍流中图分类号!035文献标识码!AParametricstudyonnumericalsimulationofnaturalcavitationflowCHUXue-sen,WANGZhi,YANKai(ChinaShipScientificResealchCentel,Wuxi214082,China)Abstract!Theeffe

3、ctofpalametelsseiectedinthenumelicaisimuiationofnatulaicavitationandsupelcav!itationbasedonFiuent6.2codeisstudied.diffelentmassflactionsofnon-condensabiegasnucieialesettosimuiatecavitationfiowaloundanaxis-symmetlicaibodywithhemisphelicainoseinoldeltofindouttheeffectofnuci

4、eioncavitationfiow.Whensupelcavitationfiowaloundanaxis-symmetlicaibodywithfiatnoseissimuiated,diffelentvaiuesoftulbuienceintensityalesetontheboundalyconditionfolstudyingtheilinfiuenceoncavitationfiowlegion.Accoldingtothecaicuiationlesuitsofsupelcavtationfiowsaloundadiskca

5、vitatol,itcanbeconciudedthatthevaiueofmassflactionofgasnucieimainiyaffectstheplofiieofthetaiipaltofsupelcavityandthevaiueoftulbuienceintensitymainiyaffectsthesizeofthesupelcav!ity.Caicuiationlesuitsshowgoodagleementwithexpelimentailesuitsandavaiiabieempilicaieguations.Key

6、words:natulaicavitation;supelcavity;numelicaisimuiation;non-condensabiegasnuciei;tulbuience1引言自然空化现象是指因流体动力因素作用9在液体流场中形成低压区9当其局部压力达到液体的饱和蒸汽压时9液体介质发生气化而出现c空洞y的现象0自然空化现象在工程中非常普遍9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9引起水力机械船用推进器水翼的效率收稿日期2006-07-04作者简介褚学森1980-9男,中国船舶科学研究中心工程师0第1期褚学森等

7、自然空化流动数值模拟中33下降O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O对空化现象的研究具有重要的工程应用价值O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N-S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蒸汽压流场计算仅仅针对液体进行OKubota[1]基于该思想将空泡动力学方程中的压力结合在N-S方程中形成了改进的空化流动模型该方法被商用软件Fluent6.0版本所采用O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

8、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O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运方程中加入源项来控制气相与液相之间进行质量和能量