基于动力学模态分解法的绕水翼非定常空化流场演化分析

发布时间：2021-08-06 00:28

　　空化是船舶和水下航行体推进器中经常发生的一种特殊流动现象,它具有强烈的非定常性,空化的发生往往会影响推进器的水动力性能和效率.为探究绕水翼非定常空化流场结构,本文基于Schnerr-Sauer空化模型和SST k-ω湍流模型,开展绕二维水翼非定常空化流动数值预报与流场结构分析.通过将数值预报的空泡形态演变和压力数据与试验结果对比,验证了建立的数值方法的有效性.并基于动力学模态分解方法对空化流场的速度场进行模态分解,分析了各个模态的流场特征.结果表明,第一阶模态对应频率为0,代表平均流场;第二阶模态对应频率约为空泡脱落频率,揭示了空泡在水翼前缘周期性地生长与脱落,第三阶模态对应频率约为第二阶模态的2倍,揭示了两个大尺度旋涡在水翼后方存在融合行为.第四阶模态对应频率约为第二阶模态的3倍,具有更高的频率,表征流场中存在一些小尺度旋涡的融合行为.最后对不同空化数下的空化流场进行了模态分解分析,发现脱落空泡的旋涡结构随着空化数的减小而增大,第二阶模态频率随着空化数的减小而减小. 

【文章来源】：力学学报. 2020,52(04)北大核心EICSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

计算域及网格划分

图3为翼型吸力侧中部x/C=0.6,x/C=0.7两个压力监测点压力值的数值预报与试验数据对比从图中可以看出，各观测点的压力存在周期性波动，这与空泡周期性生成和脱落有关，其中压力值较低的区域处在空化区域，压力值高主要是空化溃灭引起的.但每个周期压力波动的峰值都不相同，体现了空化现象的强非定常性.对比试验和数值结果可以看出，试验和数值结果在振荡频率和压力波动的大小上都有很好的一致性.综上所述，本文的空化流场数据与试验结果吻合较好，从而验证数值方法的有效性.图3数值预测的水翼吸力面中部压力值与试验结果[6]对比

数值预测的水翼吸力面中部压力值与试验结果[6]对比


本文编号：3324728