螺旋桨空化仿真相关模型比较研究

作者：时嘉昊; 张大海; 许士华; 陈宇婷; 秦声雷; 刘旭; 侯国祥^*

来源：中国舰船研究, 2023, 18(06): 30-38.

DOI：10.19693/j.issn.1673-3185.03089

• 螺旋桨
• 数值模拟
• 湍流模型
• 空化模型

[目的]旨在研究空化模型对实尺度螺旋桨空化模拟结果的影响。[方法]运用伯努利方程预测螺旋桨空化发生时的转速，通过实船试验观察螺旋桨空化状况；采用CFD数值仿真螺旋桨空化状态，确定仿真中边界层网格厚度并在建立水动力模型后生成网格；模拟时的湍流模型分别选择标准k-ε模型，空化模型分别选择Schnerr–Sauer(S–S)和Zwart–Gerber–Belamri(ZGB)模型；追踪记录螺旋桨表面最大气体体积分数并观察其气体分布情况，将数值仿真结果与试验结果对比，比较两种空化模型的模拟精度。[结果]结果表明，相较于标准贴合。对螺旋桨表面最大气体体积分数进行监测，发现湍流模型的选择对空化剧烈程度的影响不大，而使用S–S模型的结果明显高于ZGB模型。[结论]研究表明，湍流模型对空化区域面积有较大影响，空化模型对空化的剧烈程度有较大影响，对螺旋桨空化仿真而言，Realizablek-ε湍流模型的模拟精度高于标准k-ε模型。

• 单位
  中国舰船研究设计中心; 华中科技大学