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摘要
【目的】为了探究空泡的形成与水翼参数之间的关系，通过对比不同参数的水翼在不同来流攻角下的空泡形成情况，探索各种因素对空泡形成的影响。【方法】基于势流理论，采用边界元方法和迭代方法，对二维水翼的局部空泡进行了系统性分析。在流体域内满足拉普拉斯方程，在物面满足不可穿透物面边界条件；在气泡表面，通过气泡边界的切向速度解析求解气泡表面的速度势；在气泡尾部，采用封闭模型修正气泡切向速度以使气泡封闭，最后采用迭代方法以获得稳定的气泡形状。在未达到稳态解之前，气泡尾部封闭点的物面法向导数和气泡表面的流体质点法向速度分量并不相同，也就是说此点的数值解在数学上是奇异的，基于奇异数值边界条件和采用边界元方法求解此点的速度势法向导数，结果不仅不准确，甚至有可能放大奇异性的影响，导致气泡不收敛，得不到稳态解。因此基于半解析方法数值求解出此点的速度势法向导数。【结果】结果表明，最大厚度不同的水翼在来流攻角较小时，产生的空泡较小；在来流攻角较大时，产生的空泡更大。水翼的最大厚度位置对空泡形成的大小不随位置的逐渐增加而增加。水翼的相对拱度对空泡形成的大小随着来流攻角的增大，先增大后减小。【结论】在气泡尾部封闭点，通过半解析方法求解气泡尾部交点的法向速度，可以提高气泡数值模拟的稳定性，进而可以更为明确得到水翼参数对空泡形成的影响。
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