空化水动力学非定常特性研究进展及展望

论文摘要

空化作为一种重要的复杂水动力学现象,具有明显的三维流动特征与剧烈的非定常特性,在水力机械、船舶推进器、水利工程中广泛存在,且通常会带来不利的影响,长期以来一直是水动力学领域研究的重点与难点课题之一.本文首先从实验测量和数值模拟两个角度,综述了空化水动力学非定常特性研究的发展概况,分析了当前存在的问题.在空化实验研究中,主要介绍了空化水洞、空化流场测量以及多物理场同步测量等方面所取得的进展.在数值模拟方法中,对目前的空化模型和湍流模型进行了分类介绍,并重点讨论了大涡模拟、验证和确认等在空化流模拟中的应用.之后以附着型空化为主,同时兼顾云状空泡、空蚀、涡空化等,梳理了其研究中存在的几个关键科学问题,包括空化演变、空化流动的三维结构、失稳机制、空化不稳定性及其与低频压力脉动的联系、空化与旋涡的相互作用、空化与弹性水翼的流固耦合、空化对尾流场影响等.最后展望了空化水动力学的研究方向和未来发展趋势.

论文目录

• 1 引言
• 2 空化实验平台与实验技术进展
•   2.1 空化实验平台
•   2.2 空化流动压力场测量技术
•   2.3 空化流动速度场测量技术
•   2.4 空化流动蒸汽含量测量技术
•   2.5 多物理场同步测量技术
• 3 空化数值模拟方法的进展
•   3.1 常用的几种空化模型
•     3.1.1 基于正压流体状态方程的空化模型
•     3.1.2 基于质量输运方程的空化模型
•   3.2 空化模型的新进展
•   3.3 湍流模型在空化流动中的应用与发展
•     3.3.1 分域模型
•     3.3.2 桥接模型
•   3.4 大涡模拟在空化流动方面的应用
•   3.5 数值计算的验证确认在空化模拟中的应用
• 4 空化研究几个关键科学问题进展
•   4.1 附着型空化绕流的演变
•   4.2 附着型空化的三维流动特性
•   4.3 附着型空化的脱落机制
•   4.4 空化不稳定性与低频压力脉动
•   4.5 空化–旋涡交互作用
•   4.6 附着型空化与弹性水翼的相互作用
•   4.7 附着型空化对尾流场的影响
•   4.8 其他类型空化流动的相关研究
• 5 总结与展望

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 季斌,程怀玉,黄彪,罗先武,彭晓星,龙新平

关键词: 空化,水动力学,空泡流,附着型空化,空化模型

来源: 力学进展 2019年00期

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 力学

单位: 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,北京理工大学机械与车辆学院,清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室,中国船舶科学研究中心船舶振动噪声重点实验室

基金: 国家自然科学基金重点项目(11332009,51239005),重大研究计划(91752105),优秀青年基金(51822903),面上项目(11772239,11772305,51679005,51576143,11472197,51376100),青年基金项目(51206087),北京市自然科学基金面上项目(3172029)的资助

分类号: O352

页码: 428-479

总页数: 52

文件大小: 40953K

下载量: 875