針對螺旋槳、水輪機以及導管槳等葉片的梢渦空化現(xiàn)象,國內外學者開展了一系列相關實驗研究。本文對梢渦空化起始（或初生）、發(fā)展與潰滅（或消失）等3個階段的實驗研究進展及成果進行綜述,梳理未來的研究方向及關鍵問題,為梢渦空化研究提供參考。關于梢渦空化初生問題,基于旋渦理論模型及流場測量技術,對不同翼型的梢渦結構特征進行分析,根據(jù)空化發(fā)生的相變條件（即氣核、低壓以及低壓作用時間）,初步認識了梢渦空化發(fā)生機理;關于梢渦空化發(fā)展問題,以輻射噪聲驟增為典型特征,借助空泡圖像的高速攝影及聲學信號同步采集技術,研究梢渦空化形態(tài)及對應的輻射噪聲特征,通過進一步解釋"渦唱"現(xiàn)象,深入認識了梢渦空化發(fā)生機理;關于梢渦空化潰滅問題,潰滅發(fā)生位置一般遠離槳葉等水力機械,對結構物的振動與剝蝕影響很小,本文不作詳細闡述。此外,對梢渦空化初生的準確預報,一直是相關理論研究成果應用于工程實際所面臨的一個重要問題。歸根結底,主要是影響梢渦空化關鍵參數(shù)（比如載荷、雷諾數(shù)和水質等）的尺度效應問題和梢渦空化初生預報公式逐漸完善的問題。 

【文章來源】：實驗流體力學. 2020,34(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

螺旋槳梢渦空化[4]

旋渦理論模型雖未考慮黏性影響，但揭示了梢渦強度與水翼上的最大速度環(huán)量成正比。Fruman[11-14]、Boulon[15]、Katz[16]和Stinebring[17]等對不同三維水翼在不同流動條件下的梢渦流場測量顯示，梢渦周圍的速度分布大致符合Burgers渦模型，因而可以運用式（5）來計算梢渦的渦心壓力系數(shù)。根據(jù)Fruman等對3種不同尺度橢圓水翼梢渦的測量分析結果（圖2），旋渦強度Γ和渦核半徑a在梢渦軸線上并非常數(shù)，而是沿著梢渦軸線方向變化。針對不同尺度橢圓水翼的測量結果，分別以最大弦長c、最大速度環(huán)量Γ0和最大弦長處的邊界層厚度δ進行無量綱化分析，證實了梢渦強度與水翼最大速度環(huán)量有關，渦核半徑與水翼邊界層厚度有關。水翼最大環(huán)量Γ0與升力系數(shù)CL的關系式為：

梢渦空化初生實驗顯示：在一定的來流速度下，隨著環(huán)境壓力的降低，梢渦空化出現(xiàn)在水翼梢部的下游（如圖3所示）；隨著壓力進一步降低，空化逐漸向梢部發(fā)展。因此，梢渦空化初生有以下定義方法：一是將梢渦中首次出現(xiàn)空化定義為梢渦空化初生，這樣定義出的初生空化數(shù)受水中氣核和渦核內湍流脈動的影響很大，結果可能過于發(fā)散；二是將梢渦空化發(fā)展到達梢部定義為梢渦空化初生，或是在梢渦空化充分發(fā)展后通過增加壓力獲得消失空化數(shù)，這樣定義出的臨界空化數(shù)具有極好的重復性[18-20]。以消失空化數(shù)σd作為梢渦空化初生預報的參數(shù)，根據(jù)式（9）可以給出梢渦空化初生預報的一般形式：

【參考文獻】：
期刊論文
[1]梢隙流動空化初生及空化形態(tài)觀測研究[J]. 劉玉文,徐良浩,張國平,彭曉星.  水動力學研究與進展（A輯）. 2017(06)
[2]三維水翼梢渦空泡和片空泡的雷諾數(shù)影響試驗研究[J]. 顧湘男,曾志波,彭曉星,丁恩寶.  中國造船. 2017(01)
[3]水中空氣含量對旋渦空化的影響[J]. 彭曉星,王力,潘森森.  水動力學研究與進展. 1989(04)
[4]含氣量對梢渦初生空化的影響[J]. 姜樹海.  水利水運科學研究. 1989(02)
[5]空化核與空化起始[J]. 潘森森.  中國造船. 1989(03)
[6]梢渦的初生空化及其發(fā)生位置[J]. 姜樹海.  水動力學研究與進展. 1989(01)

碩士論文
[1]梢隙流動及梢隙空化的實驗研究[D]. 劉玉文.中國艦船研究院 2017



本文編號：3276531