梢渦空化是實船螺旋槳上最早發(fā)生的空化類型,會導(dǎo)致強(qiáng)烈的噪音、震動以及剝蝕等后果,因此工程領(lǐng)域中對于其準(zhǔn)確的預(yù)報有著迫切的需求。水質(zhì)對梢渦空化的初生有著很大的影響,但是由于當(dāng)前已有的幾種宏觀空化模型均不考慮水質(zhì)的影響,因此目前還缺乏合適的定量評估方法,亟需發(fā)展適用于梢渦空化的預(yù)報的理論和模型。本文基于Eulerian-Lagrangian方法的研究框架,以葉梢渦流場為背景,氣泡運動學(xué)和動力學(xué)為基礎(chǔ),采用理論分析、數(shù)值模擬等方法,研究氣核在梢渦流場中的遷移、生長過程,解釋具有一定氣核譜分布的水質(zhì)條件如何影響梢渦空化的初生。在此基礎(chǔ)上結(jié)合實驗結(jié)果,對水質(zhì)條件的影響進(jìn)行分析和�；�,建立適用于梢渦空化的新理論和新模型。本文首先基于OpenFOAM平臺,針對截面為NACA662-415的橢圓水翼采用DDES湍流模型進(jìn)行高精度的梢渦流場的數(shù)值模擬,并通過梢渦全濕流場中的結(jié)果與實驗結(jié)果的對比,驗證了 DES湍流模型的模擬的準(zhǔn)確性。然后求解氣核在理想渦核內(nèi)的運動方程的理論解用以說明平臺對氣核的模擬精度,求解氣核在理想渦中的運動方程的解析解以便快速得到氣核的捕捉時間。最后,一方面在上述得到的真實的梢渦流場中...

【文章頁數(shù)】：131 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－２?（ａ）螺旋槳后方螺旋線狀梢滿空化（Ｎａｔｉｏｎａｌ?Ｒｅｓｅａｒｃｈ?Ｃｏｕｎｃｉｌ?ｏｆ?Ｃａｎａｄａ），?（ｂ）平直水翼流??

般認(rèn)為梢渦中的最低壓力降至臨界壓力（一般為飽和蒸氣壓）以下時空化出現(xiàn)，即為梢渦??空化。梢渦空化是空化中的重要類型，常見于螺旋槳及水力機(jī)械的翼梢后方，呈細(xì)長的線??狀（螺旋線狀）空化形態(tài)，如圖１－２所示，??不同類型的空化，由于其發(fā)生機(jī)理及演化規(guī)律不同，尚沒有統(tǒng)一的理論或模型能夠....

圖１－３?ＮＡＣＡ４２１５水翼在不同水質(zhì)下空化初生的比較，自由來流速度為丨（ｌｍ／ｓ，有效攻角為７°Ｗ??壓強(qiáng)通常要小于飽和蒸汽壓

壓強(qiáng)通常要小于飽和蒸汽壓。實驗室中進(jìn)行空化實驗，往往需要進(jìn)行減壓和除氣工作，所??以水體中氣核含量較少、氣核尺寸較小，而在實際環(huán)境中，如海洋中，水體中含有大量的??氣核，所以實驗和實際兩種環(huán)境下水質(zhì)條件具有顯著差別（圖１－４），如果不能準(zhǔn)確評估水質(zhì)??因素的影響，必將造成了實驗測....

圖１－４實際環(huán)境（海洋）和實驗室兩種環(huán)境下測量的水質(zhì)條件（氣核尺寸分布）％??方法求解，能夠追蹤氣核的遷移和生長過程，遷移過程采用剛體運動模型，生長過程采用??Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｐｌｅｓｓｅｔ方程描述，針對水質(zhì)的影響作了一系列的研究，對于各氣?

梢渦空化到達(dá)梢部Ｄ／ｃ?＝?Ｊｍｓ）??（ｂ）?ｃｊｊ?－?０．９３??圖１－３?ＮＡＣＡ４２１５水翼在不同水質(zhì)下空化初生的比較，自由來流速度為丨（ｌｍ／ｓ，有效攻角為７°Ｗ??壓強(qiáng)通常要小于飽和蒸汽壓。實驗室中進(jìn)行空化實驗，往往需要進(jìn)行減壓和除氣工作，所??以水體中氣核含量較少....

圖１－５?（ａ）螺旋槳梢渦計算網(wǎng)格局部加密Ｉ６＇?（ｂ）水翼梢渦計算網(wǎng)格局部加密Ｗ??方程中產(chǎn)生項的分析發(fā)現(xiàn)線性湍流模型中由于預(yù)測的湍流耗散率太大以至于模擬結(jié)杲不??對，而非線性湍流模型能很好地降低梢渦內(nèi)的粘性耗散

梢渦流場從渦核半徑到渦流長度上跨越了幾個尺度量級，數(shù)值模擬中提高流場求解??精度的途徑將集中在兩個方面［３７，４５，５６】：（１）在梢渦渦流所在區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格的局部加密（如??圖１－５），精細(xì)刻畫渦流及渦核區(qū)，首先在粗網(wǎng)格上進(jìn)行初步模擬，然后對渦流區(qū)進(jìn)行網(wǎng)格??加密，再次計算后再進(jìn)....

本文編號：4033608