采用均相流模型并結(jié)合FBM湍流模型,對(duì)繞軸對(duì)稱回轉(zhuǎn)體通氣云狀空泡流動(dòng)特性進(jìn)行了三維數(shù)值模擬,基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)數(shù)值方法進(jìn)行驗(yàn)證,同時(shí)利用基于拉格朗日體系的有限時(shí)間李雅普諾夫指數(shù)（FTLE）、拉格朗日擬序結(jié)構(gòu)（LCS）和粒子追蹤方法分析了其三維非定常脫落特性。研究結(jié)果表明:縱截面上空泡覆蓋區(qū)域的拉格朗日擬序結(jié)構(gòu)整體呈橢球狀分布,內(nèi)部為不規(guī)律的復(fù)雜擬序結(jié)構(gòu);不同橫截面上擬序結(jié)構(gòu)分布存在很大差異�？张輧�(nèi)部的非對(duì)稱流動(dòng)結(jié)構(gòu)和周向流動(dòng)導(dǎo)致空泡呈現(xiàn)很強(qiáng)的三維運(yùn)動(dòng)特性。反向射流在周向上推進(jìn)的不同步性,是造成空泡呈現(xiàn)不規(guī)則斷裂和大尺度U型空泡團(tuán)脫落的主要原因。 

【文章來源】：宇航總體技術(shù). 2020,4(03)

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

計(jì)算域邊界條件與網(wǎng)格劃分

為了進(jìn)一步說明通氣云狀空泡的發(fā)展演化過程,圖3給出了不同的軸向位置監(jiān)測(cè)點(diǎn)的表面壓力系數(shù)隨時(shí)間的變化曲線,其中監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置如圖4所示。從圖3中可以看出,監(jiān)測(cè)點(diǎn)x/D=0.5,x/D=0.75和x/D=1的壓力保持相對(duì)穩(wěn)定,與其他監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變化趨勢(shì)存在顯著差異,這是由于這3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于通氣孔附近,受到尾部空泡脫落影響較小,始終位于空泡內(nèi)部。隨著監(jiān)測(cè)點(diǎn)向空泡尾部移動(dòng),空泡末端周期性大尺度空泡團(tuán)的斷裂、脫落影響逐漸加劇,對(duì)應(yīng)的壓力也出現(xiàn)了低頻、高幅度的變化。基于上述的分析可知,對(duì)于繞回轉(zhuǎn)體的通氣空泡而言,反向射流存在強(qiáng)烈的三維特性,反向射流與主流相互作用后并未造成空泡完全斷裂,而是表現(xiàn)為空泡局部斷裂,當(dāng)裂痕發(fā)展至空泡尾部后出現(xiàn)脫落,因此圖3中只有空泡尾部監(jiān)測(cè)點(diǎn)x/D=3.5,x/D=4壓力出現(xiàn)高幅度的變化。圖4 回轉(zhuǎn)體表面監(jiān)測(cè)線位置示意圖

圖3 不同軸向位置壓力隨時(shí)間的變化曲線為了研究通氣空泡發(fā)展過程的三維特性,圖5給出了不同時(shí)刻下不同軸向監(jiān)測(cè)線上的表面壓力分布,其中4條監(jiān)測(cè)線(A,B,C,D)的位置如圖4所示。從圖5可以看出,不同監(jiān)測(cè)線上空泡內(nèi)部低壓區(qū)的壓力分布基本一致。壓力的最大峰值P1主要位于流動(dòng)分離的再附著區(qū)空泡末端,且其軸向位置會(huì)隨著時(shí)間的推移發(fā)生改變,這說明空泡的脫落周期內(nèi)空泡末端會(huì)發(fā)生小尺度空泡團(tuán)的脫落。同時(shí)不同監(jiān)測(cè)線上最大峰值P1的軸向位置在相同時(shí)刻也存在著較大差異,這表明空泡末端小尺度空泡團(tuán)脫落周向位置具有一定的隨機(jī)性。由于反向射流的作用,在空泡內(nèi)部低壓區(qū)會(huì)出現(xiàn)壓力次高峰P2,其位置會(huì)隨著時(shí)間的推移逐漸向上游移動(dòng)。對(duì)比同一時(shí)刻不同監(jiān)測(cè)線上的壓力分布可以看出,次高峰P2的軸向位置存在顯著差異,這說明反向射流在沿回轉(zhuǎn)體壁面向上游運(yùn)動(dòng)的過程中周向方向上存在著差異。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Experimental Investigation on Cavitating Flow Shedding over an Axisymmetric Blunt Body[J]. HU Changli,WANG Guoyu,HUANG Biao.  Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2015(02)
[2]A modified PANS model for computations of unsteady turbulence cavitating flows[J]. HU ChangLi,WANG GuoYu,CHEN GuangHao,HUANG Biao.  Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2014(10)
[3]渦環(huán)泄氣方式下通氣空化的非定常流動(dòng)特性研究[J]. 段磊,王國玉,付細(xì)能.  兵工學(xué)報(bào). 2014(05)
[4]軸對(duì)稱航行體通氣云狀空化非定常特征研究[J]. 于嫻嫻,王一偉,黃晨光,杜特專.  船舶力學(xué). 2014(05)
[5]當(dāng)?shù)鼐嘟橘|(zhì)模型在通氣超空化流動(dòng)計(jì)算中的應(yīng)用[J]. 時(shí)素果,王國玉,權(quán)曉波,余志毅.  兵工學(xué)報(bào). 2011(02)



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