為了進(jìn)一步了解通氣超空化發(fā)展初始階段的流動(dòng)特性,采用實(shí)驗(yàn)與數(shù)值計(jì)算的方法對(duì)繞錐頭回轉(zhuǎn)體通氣超空化發(fā)展初始階段的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。結(jié)果表明:反向射流使附著在回轉(zhuǎn)體肩部的透明空泡破滅,在反向射流與通氣氣體共同作用下,附著空泡內(nèi)部形成一個(gè)大尺度旋渦結(jié)構(gòu),此旋渦結(jié)構(gòu)與主流相互作用逐漸分裂成多個(gè)小尺度的旋渦結(jié)構(gòu),最終形成脫落空化渦。 

【文章來(lái)源】：數(shù)字海洋與水下攻防. 2019,2(02)

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

邊界條件設(shè)置示意圖Fig.1Schematicdiagramofboundaryconditionsetting

鞒叨冉洗笫?,湍流黏性系數(shù)表達(dá)為μt=ρmCμC3λk(7)值得注意的是,為了保證濾波過(guò)程的實(shí)現(xiàn),所選取的濾波器尺寸應(yīng)不小于濾波計(jì)算區(qū)域的網(wǎng)格大小,即λ>Δgrid,這里網(wǎng)格大小取為Δgrid=(Δx·Δy·Δz)1/3,Δx、Δy和Δz分別為網(wǎng)格在3個(gè)坐標(biāo)方向的長(zhǎng)度。1.2.3計(jì)算邊界條件與設(shè)置圖1邊界條件設(shè)置示意圖Fig.1Schematicdiagramofboundaryconditionsetting(a)網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(b)網(wǎng)格剖面圖圖2網(wǎng)格示意圖Fig.2Schematicdiagramofgrid圖1所示為邊界條件設(shè)置示意圖。通過(guò)速度入口的速度設(shè)置與實(shí)驗(yàn)的來(lái)流速度一致,壓力出口的壓力與實(shí)驗(yàn)的環(huán)境壓力一致,回轉(zhuǎn)體壁面設(shè)為無(wú)滑移壁面條件,通氣縫的質(zhì)量流量與根據(jù)實(shí)驗(yàn)值保持一致。如圖2(a)所示,采用包裹回轉(zhuǎn)體的C型網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)更好地控制回轉(zhuǎn)體周圍的網(wǎng)格分布,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果中通氣空化空泡的區(qū)域來(lái)確定C型網(wǎng)格拓?fù)鋮^(qū)域的范圍;如圖2(b)所示,為了可以準(zhǔn)確捕捉通氣空化區(qū)域內(nèi)的流場(chǎng)信息以及減少整個(gè)計(jì)算域的網(wǎng)格數(shù)量,包裹回轉(zhuǎn)體C型網(wǎng)格拓?fù)鋮^(qū)域的最小網(wǎng)格尺度在0.1mm,其他區(qū)域的網(wǎng)格尺度逐漸增大。2結(jié)果與分析2.1超空化的形成過(guò)程圖3為繞錐頭回轉(zhuǎn)體通氣超空化形成過(guò)程中空泡長(zhǎng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律,以回轉(zhuǎn)體頭部位置為起點(diǎn)、空泡閉合位置為終點(diǎn)確定空泡長(zhǎng)度,用Lc表示,回轉(zhuǎn)體的長(zhǎng)度用L表示。本文根據(jù)大量試驗(yàn)結(jié)果和結(jié)合文獻(xiàn)的研究,根據(jù)空泡長(zhǎng)度變化規(guī)律對(duì)通氣超空化發(fā)展的各個(gè)階段進(jìn)行定義

致,回轉(zhuǎn)體壁面設(shè)為無(wú)滑移壁面條件,通氣縫的質(zhì)量流量與根據(jù)實(shí)驗(yàn)值保持一致。如圖2(a)所示,采用包裹回轉(zhuǎn)體的C型網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)更好地控制回轉(zhuǎn)體周圍的網(wǎng)格分布,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果中通氣空化空泡的區(qū)域來(lái)確定C型網(wǎng)格拓?fù)鋮^(qū)域的范圍;如圖2(b)所示,為了可以準(zhǔn)確捕捉通氣空化區(qū)域內(nèi)的流場(chǎng)信息以及減少整個(gè)計(jì)算域的網(wǎng)格數(shù)量,包裹回轉(zhuǎn)體C型網(wǎng)格拓?fù)鋮^(qū)域的最小網(wǎng)格尺度在0.1mm,其他區(qū)域的網(wǎng)格尺度逐漸增大。2結(jié)果與分析2.1超空化的形成過(guò)程圖3為繞錐頭回轉(zhuǎn)體通氣超空化形成過(guò)程中空泡長(zhǎng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律,以回轉(zhuǎn)體頭部位置為起點(diǎn)、空泡閉合位置為終點(diǎn)確定空泡長(zhǎng)度,用Lc表示,回轉(zhuǎn)體的長(zhǎng)度用L表示。本文根據(jù)大量試驗(yàn)結(jié)果和結(jié)合文獻(xiàn)的研究,根據(jù)空泡長(zhǎng)度變化規(guī)律對(duì)通氣超空化發(fā)展的各個(gè)階段進(jìn)行定義,即空泡從持續(xù)增長(zhǎng)到出現(xiàn)第一次空泡團(tuán)脫落為第一階段,第二階段為空泡的斷裂增長(zhǎng)階段,第三階段空泡的長(zhǎng)度在一個(gè)范圍內(nèi)波動(dòng),趨于穩(wěn)定狀態(tài)。這3個(gè)階段都存在空泡團(tuán)的斷裂脫落,而超空化發(fā)展的初始階段在整個(gè)超空化形成過(guò)程中起著關(guān)鍵作用,本文對(duì)超空化發(fā)展第一階段的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入分析。圖3通氣空化空泡長(zhǎng)度隨時(shí)間的變化Fig.3Changeofventilatedcavity’slengthwithtime2.2反向射流的發(fā)展為了形象細(xì)致地描述反向射流發(fā)展過(guò)程空泡區(qū)域內(nèi)的流場(chǎng)信息,如圖4和圖5所示,給出了不同時(shí)刻的空泡形態(tài)和相應(yīng)時(shí)刻的流場(chǎng)信息,其中圖4(a)、圖5(a)為實(shí)驗(yàn)觀測(cè)的空泡形態(tài);圖4(b)、圖5(b)為數(shù)值計(jì)算得到?


本文編號(hào)：3285030