已有空化研究側重于空泡形態(tài)、漩渦脫落和壓力脈動等方面,尚未開展空化流場動力學模態(tài)的研究。通過試驗測量、數(shù)值模擬和動力學模態(tài)相結合,對文丘里管空化流動的流動結構及模態(tài)進行研究。試驗測量獲得文丘里管空化流動時空演變規(guī)律,得到空泡脫落周期為0.019 5 s。數(shù)值模擬采用質(zhì)量輸運空化模型,得到空泡脫落周期為0.02 s,與試驗吻合較好,驗證了數(shù)值模擬方法的準確性和可靠性。非定常流場表明,空泡與旋渦存在相互作用,反向射流引起了空泡脫落。應用動力學模態(tài)分解方法獲得空化流場的動力學模態(tài),結果表明四個主導模態(tài)頻率與空化脫落頻率存在倍數(shù)關系,頻率較大的模態(tài)尺度較小。平均流場模態(tài)結果發(fā)現(xiàn)文丘里管喉部存在反向射流,其他三個模態(tài)揭示了空化發(fā)展和脫落的結構特征,并發(fā)現(xiàn)空化云向下游運動過程中對周圍流體存在卷攜作用。動力學模態(tài)分解能夠準確捕捉空化流動中的主要動力學特征。

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本文編號：3988904