超空化发展初始阶段通气空化非定常流动特性研究

发布时间：2021-07-14 22:42

　　为了进一步了解通气超空化发展初始阶段的流动特性,采用实验与数值计算的方法对绕锥头回转体通气超空化发展初始阶段的流场结构进行研究。结果表明:反向射流使附着在回转体肩部的透明空泡破灭,在反向射流与通气气体共同作用下,附着空泡内部形成一个大尺度旋涡结构,此旋涡结构与主流相互作用逐渐分裂成多个小尺度的旋涡结构,最终形成脱落空化涡。 

【文章来源】：数字海洋与水下攻防. 2019,2(02)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

边界条件设置示意图Fig.1Schematicdiagramofboundaryconditionsetting

鞒叨冉洗笫?,湍流黏性系数表达为μt=ρmCμC3λk(7)值得注意的是,为了保证滤波过程的实现,所选取的滤波器尺寸应不小于滤波计算区域的网格大小,即λ>Δgrid,这里网格大小取为Δgrid=(Δx·Δy·Δz)1/3,Δx、Δy和Δz分别为网格在3个坐标方向的长度。1.2.3计算边界条件与设置图1边界条件设置示意图Fig.1Schematicdiagramofboundaryconditionsetting(a)网格拓扑结构(b)网格剖面图图2网格示意图Fig.2Schematicdiagramofgrid图1所示为边界条件设置示意图。通过速度入口的速度设置与实验的来流速度一致,压力出口的压力与实验的环境压力一致,回转体壁面设为无滑移壁面条件,通气缝的质量流量与根据实验值保持一致。如图2(a)所示,采用包裹回转体的C型网格拓扑结构来更好地控制回转体周围的网格分布,根据实验结果中通气空化空泡的区域来确定C型网格拓扑区域的范围;如图2(b)所示,为了可以准确捕捉通气空化区域内的流场信息以及减少整个计算域的网格数量,包裹回转体C型网格拓扑区域的最小网格尺度在0.1mm,其他区域的网格尺度逐渐增大。2结果与分析2.1超空化的形成过程图3为绕锥头回转体通气超空化形成过程中空泡长度随时间的变化规律,以回转体头部位置为起点、空泡闭合位置为终点确定空泡长度,用Lc表示,回转体的长度用L表示。本文根据大量试验结果和结合文献的研究,根据空泡长度变化规律对通气超空化发展的各个阶段进行定义

致,回转体壁面设为无滑移壁面条件,通气缝的质量流量与根据实验值保持一致。如图2(a)所示,采用包裹回转体的C型网格拓扑结构来更好地控制回转体周围的网格分布,根据实验结果中通气空化空泡的区域来确定C型网格拓扑区域的范围;如图2(b)所示,为了可以准确捕捉通气空化区域内的流场信息以及减少整个计算域的网格数量,包裹回转体C型网格拓扑区域的最小网格尺度在0.1mm,其他区域的网格尺度逐渐增大。2结果与分析2.1超空化的形成过程图3为绕锥头回转体通气超空化形成过程中空泡长度随时间的变化规律,以回转体头部位置为起点、空泡闭合位置为终点确定空泡长度,用Lc表示,回转体的长度用L表示。本文根据大量试验结果和结合文献的研究,根据空泡长度变化规律对通气超空化发展的各个阶段进行定义,即空泡从持续增长到出现第一次空泡团脱落为第一阶段,第二阶段为空泡的断裂增长阶段,第三阶段空泡的长度在一个范围内波动,趋于稳定状态。这3个阶段都存在空泡团的断裂脱落,而超空化发展的初始阶段在整个超空化形成过程中起着关键作用,本文对超空化发展第一阶段的流场结构进行深入分析。图3通气空化空泡长度随时间的变化Fig.3Changeofventilatedcavity’slengthwithtime2.2反向射流的发展为了形象细致地描述反向射流发展过程空泡区域内的流场信息,如图4和图5所示,给出了不同时刻的空泡形态和相应时刻的流场信息,其中图4(a)、图5(a)为实验观测的空泡形态;图4(b)、图5(b)为数值计算得到?


本文编号：3285030