水翼表面微结构设计及其对空化流场影响研究
发布时间：2021-12-24 11:47
空化是造成水力机械性能下降、系统振动、噪声和叶片表面空蚀的重要原因,而水力机械一般具有较复杂的结构和较高的旋转速度,实验和数值模拟均不易对空化的发生和演化的机制进行细致的研究,因此针对绕水翼空化问题的研究可以帮助更好的理解发生在水力机械中的空化问题,探寻改善或抑制云空化的手段方法,进而提高水力机械的性能。本文围绕NACA0066水翼的空化问题,探究在水翼表面布置射流水孔抑制空化的效果。文章在比较优选的基础上验证了密度修正的RNG k-ε湍流模型结合Singhal et al.全空化模型在空化计算上的准确性,模拟准确地预测了空泡脱落频率和空化体周期性演化形态。然后采用选定的模型对绕水翼空化的频谱特性进行研究,发现当水翼攻角为6°时,随空化数升高,空腔振荡频率逐渐降低,在云状空化阶段,表征空腔不稳定性的功率谱密度较高;在云空化和片空化的过渡阶段,出现功率谱密度的突然跃升,当空化形态为片空化时,功率谱密度逐渐降低。当水翼攻角为8°和10°时,在云状空化阶段,空腔振荡频率基本不随空化数的变化而改变,其斯特劳哈尔数(St)均稳定在0.21附近;在云空化和片空化的过渡阶段(σ/2α=3.5附近),...
【文章来源】： 大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 研究现状
1.2.1 试验研究
1.2.2 理论研究和数值模拟
1.2.3 空化抑制研究及发展动态分析
1.3 本文的主要研究内容
2 计算模型的比选和空化的频谱特征
2.1 数值计算方法
2.1.1 控制方程
2.1.2 空化模型
2.1.3 湍流模型
2.2 湍流模型和空化模型的比选
2.3 空化的频谱特征和动力特性
2.4 本章小结
3 二维水翼表面布置射流水孔抑制空化的探索研究
3.1 空化抑制的适应性研究
3.1.1 空化抑制效果分析
3.1.2 回射流运动特性分析
3.1.3 水翼水动力性能分析
3.2 射流强度的影响
3.3 射流位置的影响
3.4 射流角度的影响
3.5 空化抑制机理分析
3.6 本章小结
4 三维水翼表面布置射流水孔抑制空化的探索研究
4.1 三维水翼云空化研究
4.2 翼展方向孔隙率的研究
4.3 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]回射流强度对水翼表面空化形态的影响 [J]. 王巍,徐瑞铎,羿琦,王晓放. 排灌机械工程学报. 2016(11)
[2]绕水翼空化流动及振动特性的实验研究 [J]. 高远,黄彪,吴钦,王国玉. 力学学报. 2015(06)
[3]791翼型非定常空化流动数值计算研究 [J]. 杨敏官,倪丹,李忠,高波. 流体机械. 2015(02)
[4]绕三维扭曲水翼云空化形成及演化的试验研究 [J]. 曹彦涛,彭晓星,张国平,徐良浩. 船舶力学. 2014(05)
[5]通气超空泡内部流场PIV测试方法 [J]. 仲霄,王树山,马峰,张敏弟. 船舶力学. 2013(08)
[6]Three-dimensional large eddy simulation and vorticity analysis of unsteady cavitating flow around a twisted hydrofoil [J]. 季斌,罗先武,彭晓星,吴玉林. Journal of Hydrodynamics. 2013(04)
[7]通气超空泡内部流场的PIV实验图像处理 [J]. 仲霄,王树山,马峰. 船舶力学. 2013(07)
[8]一种抗空化翼型修形设计方法 [J]. 邬伟,熊鹰. 上海交通大学学报. 2013(06)
[9]热力学效应对非定常空化流动结构影响的实验研究 [J]. 时素果,王国玉,陈广豪,张敏弟. 船舶力学. 2013(04)
[10]三种空化模型在离心泵空化流计算中的应用评价 [J]. 刘厚林,刘东喜,王勇,吴贤芳,庄宿国. 农业工程学报. 2012(16)
博士论文
[1]轴流泵失速和空化流动特性及其性能改善研究[D]. 张睿.上海大学. 2014
[2]水翼云空化及其控制机理研究[D]. 赵伟国.浙江大学. 2012
硕士论文
[1]空腔流动机理分析及被动流动控制技术研究[D]. 王传洲.大连理工大学. 2013
本文编号：3550430
【文章来源】： 大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 研究现状
1.2.1 试验研究
1.2.2 理论研究和数值模拟
1.2.3 空化抑制研究及发展动态分析
1.3 本文的主要研究内容
2 计算模型的比选和空化的频谱特征
2.1 数值计算方法
2.1.1 控制方程
2.1.2 空化模型
2.1.3 湍流模型
2.2 湍流模型和空化模型的比选
2.3 空化的频谱特征和动力特性
2.4 本章小结
3 二维水翼表面布置射流水孔抑制空化的探索研究
3.1 空化抑制的适应性研究
3.1.1 空化抑制效果分析
3.1.2 回射流运动特性分析
3.1.3 水翼水动力性能分析
3.2 射流强度的影响
3.3 射流位置的影响
3.4 射流角度的影响
3.5 空化抑制机理分析
3.6 本章小结
4 三维水翼表面布置射流水孔抑制空化的探索研究
4.1 三维水翼云空化研究
4.2 翼展方向孔隙率的研究
4.3 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]回射流强度对水翼表面空化形态的影响 [J]. 王巍,徐瑞铎,羿琦,王晓放. 排灌机械工程学报. 2016(11)
[2]绕水翼空化流动及振动特性的实验研究 [J]. 高远,黄彪,吴钦,王国玉. 力学学报. 2015(06)
[3]791翼型非定常空化流动数值计算研究 [J]. 杨敏官,倪丹,李忠,高波. 流体机械. 2015(02)
[4]绕三维扭曲水翼云空化形成及演化的试验研究 [J]. 曹彦涛,彭晓星,张国平,徐良浩. 船舶力学. 2014(05)
[5]通气超空泡内部流场PIV测试方法 [J]. 仲霄,王树山,马峰,张敏弟. 船舶力学. 2013(08)
[6]Three-dimensional large eddy simulation and vorticity analysis of unsteady cavitating flow around a twisted hydrofoil [J]. 季斌,罗先武,彭晓星,吴玉林. Journal of Hydrodynamics. 2013(04)
[7]通气超空泡内部流场的PIV实验图像处理 [J]. 仲霄,王树山,马峰. 船舶力学. 2013(07)
[8]一种抗空化翼型修形设计方法 [J]. 邬伟,熊鹰. 上海交通大学学报. 2013(06)
[9]热力学效应对非定常空化流动结构影响的实验研究 [J]. 时素果,王国玉,陈广豪,张敏弟. 船舶力学. 2013(04)
[10]三种空化模型在离心泵空化流计算中的应用评价 [J]. 刘厚林,刘东喜,王勇,吴贤芳,庄宿国. 农业工程学报. 2012(16)
博士论文
[1]轴流泵失速和空化流动特性及其性能改善研究[D]. 张睿.上海大学. 2014
[2]水翼云空化及其控制机理研究[D]. 赵伟国.浙江大学. 2012
硕士论文
[1]空腔流动机理分析及被动流动控制技术研究[D]. 王传洲.大连理工大学. 2013
本文编号：3550430
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