空化流動(dòng)具有高度非定常性,界面模糊而且處于不斷地形變之中。該研究基于開源的CFD平臺(tái)OpenFOAM,利用interPhaseChangeDyMFoam求解器對(duì)Clark-Y水翼的空泡流進(jìn)行數(shù)值模擬,并利用自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)對(duì)空化區(qū)域尤其是兩相界面附近的網(wǎng)格進(jìn)行了局部加密,考察并分析了水翼的水動(dòng)力性能和空泡形態(tài)。文中將模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相比較,發(fā)現(xiàn)通過(guò)自適應(yīng)網(wǎng)格加密可以有效捕捉空泡形態(tài)的變化尤其是片空泡脫落過(guò)程和云空泡潰滅過(guò)程。研究表明,針對(duì)空化區(qū)域的自適應(yīng)網(wǎng)格加密能夠在計(jì)算量一定的情況下有效提高空泡流模擬精度。 

【文章來(lái)源】：水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展（A輯）. 2020,35(01)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

圖5 片空泡脫落時(shí)刻云圖

圖5 片空泡脫落時(shí)刻云圖圖7給出了圖5對(duì)應(yīng)時(shí)刻在水翼表面的速度矢量分布圖，可以發(fā)現(xiàn)由于水翼上表面流速更快，導(dǎo)致在水翼末端形成一個(gè)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的渦結(jié)構(gòu)。該渦結(jié)構(gòu)在靠近水翼表面處的速度恰好與來(lái)流方向相反，導(dǎo)致這一部分水流在逆壓梯度的影響下緊靠水翼表面并向水翼前端移動(dòng)，遭遇到片空化后將其截?cái)�，并與來(lái)流一起作用于脫落下來(lái)的空泡，施加剪切作用從而形成云狀空化。之后，回射流繼續(xù)向水翼前端移動(dòng)，直至片空化縮小至最短。因此可以認(rèn)為尾部回射流是造成本算例中空化脫落的主要原因。水翼后端的速度梯度更大，速度矢量的分布也更加密集，通過(guò)自適應(yīng)加密，也可以觀察到更為清晰的渦結(jié)構(gòu)和回射流。

圖9展示了圖8框選所示區(qū)域的空泡從脫離水翼表面到變形直至潰滅的整個(gè)過(guò)程。在空泡內(nèi)部（氣相）和空泡外部（液相），沒有進(jìn)行網(wǎng)格的加密，網(wǎng)格相對(duì)比較稀疏；而在空泡表面即兩相的相界面，體積分?jǐn)?shù)介于0和1之間，自適應(yīng)網(wǎng)格對(duì)這部分區(qū)域進(jìn)行了加密，可以較好地捕捉空泡在脫落后的整個(gè)變形過(guò)程。從圖9(a)到圖9(c)顯示，空泡離開水翼表面后進(jìn)入高壓區(qū)，在外界壓力作用下發(fā)生形變，空泡體積迅速減��；圖9(d)展示了空泡潰滅瞬間的局部網(wǎng)格，從圖9(c)到圖9(d)顯示空泡潰滅后已經(jīng)完全無(wú)法區(qū)分兩相界面，變?yōu)樗旌衔�，自適應(yīng)網(wǎng)格對(duì)這部分區(qū)域整體進(jìn)行了加密。圖8 空泡形態(tài)云圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]空化水動(dòng)力學(xué)非定常特性研究進(jìn)展及展望[J]. 季斌,程懷玉,黃彪,羅先武,彭曉星,龍新平.  力學(xué)進(jìn)展. 2019(00)
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本文編號(hào)：3138794