3维水翼非定常云空化结构分析和侵蚀风险预估

作者：陈洋; 杨朴; 朱兵^*

来源：上海大学学报(自然科学版), 2023, 29(03): 436-449.

• 云空化结构演化
• 空化模型
• 隐式大涡模拟
• 能量输运
• 侵蚀风险预估

空化是在流体设备中经常发生的现象,而云空化结构的溃灭会释放出极高的压力,常被认为是造成材料空蚀破坏的主要原因,因此研究云空化的演化、溃灭和对壁面的冲击作用具有重要意义.采用隐式大涡模拟方法和基于局部流场修正的空化模型,对不同空化数下的NACA0015 3维水翼进行了数值模拟,考察了空化流动结构的演化过程,并采用基于能量输运的侵蚀风险预估模型对空蚀风险区域进行了预估.主要结论如下:(1)基于局部流场修正的空化模型可更好地预测空化体积;隐式大涡模拟方法较好地捕捉到了多种形式的非定常空化流动结构.(2)空化数σ对云空化发生的程度、演化特征和溃灭位置的影响不同:当σ=1.19时,空化结构较为稳定,翼型表面附着型腔体最大长度约在0.4倍的翼型弦长处,而脱落腔体溃灭的位置约在0.6倍处;当σ=1.07时,翼型表面附着型腔体最大长度约在0.5倍处,而脱落腔体溃灭的位置约在0.7倍处;当σ=0.95时,空化结构演化剧烈,会出现多尺度腔体共同脱落现象,翼型表面附着腔体最大长度约在0.7倍处,而脱落腔体溃灭的位置在翼型尾缘附近.(3)基于能量输运的预估模型可用于预测因空化腔体发生溃灭引起的翼型表面发生侵蚀破坏的风险区域.

• 单位
  上海理工大学; 长江勘测规划设计研究有限责任公司