螺旋桨初生空化湍流的多相流数值模拟

作     者：杨琼方 王永生 张志宏 

作者机构：海军工程大学船舶与动力学院武汉430033 海军工程大学理学院武汉430033 

出 版 物：《上海交通大学学报》 (Journal of Shanghai Jiaotong University)

年 卷 期：2012年第46卷第8期

页      面：1254-1262页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082402[工学-轮机工程] 0824[工学-船舶与海洋工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51009144) 

主　　题：螺旋桨 梢涡 空化初生 空化模型 湍流模型 

摘      要：同时采用修正剪切应力输运(SST)湍流模型和Baseline雷诺应力模型(RSM)求取了E779A螺旋桨在无空化状态和初生空化状态下的梢涡运动轨迹,分析了涡核最小压力系数、湍动能、轴向速度分量和涡核半径沿运动轨迹的变化,并从模拟得到的梢涡卷曲起始和梢涡涡束的角度阐述了梢涡形成机理.空化模型采用改进Sauer模型,考虑了非凝结性气核质量分数、体积分数和气泡初始半径以及湍流脉动的影响,并针对轻度、中度和重度空化面积进行了可信性校验.当空化数σ初生空化数σi时,叶梢截面压力系数分布相对不再改变的判定准则来确定.涡核中心位于螺旋线垂向截面上最小压力点,涡核边界由湍流涡频率峰值决定.数值模拟结果表明,RSM模拟梢涡路径较修正SST湍流模型稍长、局部梢涡空化范围略大、叶梢最小压力系数和轴向速度分量要小,涡核湍动能分布更为合理.但两者模拟得到的涡核运动轨迹几乎重合,并且初生空化状态下的涡核运动轨迹、最小压力系数和轴向速度分布均与各自无空化状态下非常接近,表明了初生空化状态判定的正确性和改进数值模型对梢涡运动轨迹模拟的适用性.