主动射流控制水翼空化的数值模拟与分析

论文摘要

为了改善高速流动工况下水翼吸力面上流场的空化特性,提出了水翼表面主动射流对绕水翼周围流动加以控制的方法.基于密度分域滤波的FBDCM混合湍流模型联合Zwart-Gerber-Belamri空化模型,分析了来流空化数为0.83,来流攻角为8°,射流位置距水翼前缘为x=0.19c时,主动射流对于水翼吸力面上流动的空化特性和水动力特性影响.对回射流的强度进行了量化分析,以探究回射流与流场空化特性的关系.数值分析结果表明,在射流水翼吸力面上的时均空泡体积为原始水翼的1/15,使得流场内空化流动由云空化状态转变为较为稳定的片空化状态,显著地削弱了云空化的发展.此外,射流极大地改善了水翼的水动力性能,使得水翼的升阻比较原始水翼提高了22.9%,空泡的脱落频率减少了26.2%,空泡脱落所引起的振幅减小了9.1%.射流大幅降低了水翼吸力面上低压区面积,水翼吸力面上流体的逆向压力减小,回射流强度降低;同时,射流使水翼吸力面上的边界层减薄,增强了流动的抗逆压梯度能力,一定程度上阻挡了回射流向水翼前缘的流动,这也从机理上分析了主动射流抑制空化的原因.

论文目录

• 引言
• 1 数值计算方法及验证
•   1.1 控制方程
•   1.2 基于密度分域滤波模型（FBDCM）
•   1.3 ZGB空化模型
•   1.4 物理模型测试参数
•   1.5 计算域和边界条件设置
•   1.6 数值验证
• 2 结果与分析
•   2.1 射流对空泡形态影响分析
•   2.2 射流对水动力特性的影响
• 3 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 王巍,唐滔,卢盛鹏,张庆典,王晓放

关键词: 空化抑制,主动射流,回射流,水动力性能,流动控制

来源: 力学学报 2019年06期

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 力学

单位: 大连理工大学海洋能源利用与节能教育部重点实验室

基金: 国家自然科学基金(51876022),国家973计划(2015CB057301)资助

分类号: O352

页码: 1752-1760

总页数: 9

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