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云状空化流动数值模拟的空化模型评价

北京理工大学学报 2009年第9期29卷 785-789页

作者：黄彪王国玉张博余志毅北京理工大学机械与车辆学院北京100081

为深入了解空化模型对云状空化流动计算的影响,分别采用Kubota,Singhal,Merkle,Kunz四种不同的空化模型对绕水翼的云状空化流动进行了数值模拟,获得了空穴形态和升、阻力等流场动力随时间的变化特性.通过与实验结果的对比表明,这四种空... 详细信息

为深入了解空化模型对云状空化流动计算的影响,分别采用Kubota,Singhal,Merkle,Kunz四种不同的空化模型对绕水翼的云状空化流动进行了数值模拟,获得了空穴形态和升、阻力等流场动力随时间的变化特性.通过与实验结果的对比表明,这四种空化模型均可以准确地捕捉云状空化区域的空穴形态和空泡脱落的非定常细节;不同空化模型对计算所得的空穴形态和长度、绕翼型速度矢量场、升阻力均有影响,但对流场动力特性的主要频谱分布影响不大.

关键词：云状空化空化模型数值计算

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云状空化非定常脱落机理的数值与实验研究

力学学报 2009年第5期41卷 651-659页

作者：张博王国玉黄彪余志毅北京理工大学机械与车辆工程学院北京100081

结合数值计算和实验技术研究了云状空化的非定常脱落机理.实验采用高速录像技术观察了绕Clark-y型水翼云状空化形态随时间的变化.数值计算采用了汽-液两相的当地均相流模型,湍流封闭采用了一种修正的RNG k-ε方程,利用商业软件的二次开... 详细信息

结合数值计算和实验技术研究了云状空化的非定常脱落机理.实验采用高速录像技术观察了绕Clark-y型水翼云状空化形态随时间的变化.数值计算采用了汽-液两相的当地均相流模型,湍流封闭采用了一种修正的RNG k-ε方程,利用商业软件的二次开发技术,引入了一种与空化区域水汽相密度相关的系数,对湍流模型进行了修正.计算和实验结果均表明:云状空化尾部存在着准周期性的涡状空化团的脱落;局部压强的增加是引起空穴断裂进而脱落的直接原因;压强升高是由于近壁处的反向射流引起的;空穴尾部的大规模的旋涡运动引起的近壁处的逆压梯度是引起反向射流的主要原因.

关键词：云状空化均相流模型湍流模型反向射流逆压梯度

修正的RNG κ-ε模型在云状空化流动计算中的应用评价

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北京理工大学学报 2008年第12期28卷 1065-1069页

作者：张博王国玉张淑丽余志毅北京理工大学机械与车辆工程学院北京100081

基于实验结果评价了一种用密度函数修正的RNGκ-ε湍流模型在云状空化流动计算中的应用.采用不同的修正系数,分别计算了绕Clark-y型水翼云状空化流动,获得了随时间变化的空化形态和升、阻力等流场及动力特性.通过与实验结果的对比表明,... 详细信息

基于实验结果评价了一种用密度函数修正的RNGκ-ε湍流模型在云状空化流动计算中的应用.采用不同的修正系数,分别计算了绕Clark-y型水翼云状空化流动,获得了随时间变化的空化形态和升、阻力等流场及动力特性.通过与实验结果的对比表明,修正后的模型可以更准确地捕捉云状空化区域的空穴形态和空泡脱落的非定常细节;密度函数中指数n的选取对计算所得的空穴长度和升阻力均有影响,然而对流场动力特性的主要频谱分布影响不明显.

关键词：湍流模型云状空化脱落频率

修正的PANS模型在云状空化流动计算中的应用评价

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北京理工大学学报 2014年第7期34卷 680-684页

作者：胡常莉王国玉黄彪王志英北京理工大学机械与车辆学院北京100081

将考虑空化流动密度变化的密度函数引入PANS模型,基于实验结果评价了这种修正的PANS模型在云状空化流动计算中的应用.分别采用不同的模型控制参数f_k值,计算了绕Clark-Y型水翼云状空化流动,获得了空穴形态的发展历程、升力系数曲线波动... 详细信息

将考虑空化流动密度变化的密度函数引入PANS模型,基于实验结果评价了这种修正的PANS模型在云状空化流动计算中的应用.分别采用不同的模型控制参数f_k值,计算了绕Clark-Y型水翼云状空化流动,获得了空穴形态的发展历程、升力系数曲线波动情况,并与实验结果进行了对比.结果表明,修正PANS模型继承了标准PANS模型的特点,即随着f_k值的减小,可以获得流场中越来越丰富的多相湍流流动细节,很好地预测绕翼型云状空化流动的非定常特性;修正PANS模型考虑了空化区域气液混合介质对湍流黏性的影响,可以更全面地描述反向射流作用下空穴的断裂及多尺度空泡团的脱落细节,所得翼型升力系数曲线的波动情况更接近于实验值.

关键词：局部时均化模型云状空化湍流反向射流

FBM模型在栅中翼型云状空化流动数值计算中的应用

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北京理工大学学报 2009年第8期29卷 672-675,680页

作者：王国玉张淑丽张博余志毅北京理工大学机械与车辆学院北京100081

评价滤波器湍流模型(FBM)在栅中翼型计算中的应用.分别采用修正RNGκ-ε湍流模型和FBM湍流模型,以及不同滤波器尺寸的FBM模型对栅中翼型的云状空化流动进行模拟,并与水洞实验结果进行对比.结果表明:在模拟计算中采用合适滤波器尺寸的FB... 详细信息

评价滤波器湍流模型(FBM)在栅中翼型计算中的应用.分别采用修正RNGκ-ε湍流模型和FBM湍流模型,以及不同滤波器尺寸的FBM模型对栅中翼型的云状空化流动进行模拟,并与水洞实验结果进行对比.结果表明:在模拟计算中采用合适滤波器尺寸的FBM湍流模型,并且在空化模型中考虑到湍动能对空化流动的影响,可以更准确捕捉栅中翼型空化区尾部涡团交替脱落的非定常细节,升阻力与实验更为接近.

关键词：滤波器云状空化湍流模型反向射流

FBM湍流模型在云状空化流动数值计算中的应用与评价

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机械工程学报 2010年第8期46卷 147-153页

作者：黄彪王国玉张博余志毅北京理工大学机械与车辆工程学院北京100081

为评价一种基于滤波函数湍流模型在非定常空化流动计算中的应用,分别采用基于标准RNGk-ε的滤波器模型(Filter based model,FBM)、修正RNGk-ε模型、基于修正RNGk-ε的FBM模型对绕Clark-y翼型云状空化流动进行模拟,研究云状空化流动现象... 详细信息

为评价一种基于滤波函数湍流模型在非定常空化流动计算中的应用,分别采用基于标准RNGk-ε的滤波器模型(Filter based model,FBM)、修正RNGk-ε模型、基于修正RNGk-ε的FBM模型对绕Clark-y翼型云状空化流动进行模拟,研究云状空化流动现象,获得了随时间变化的空化形态、压力场和升、阻力等流场和动力特性。通过与试验结果的对比发现,不同湍流模型的选取对计算所得的空穴长度、压力场和升阻力均有影响,而对流场动力特性的主要频谱分布影响不明显。采用基于修正RNGk-ε的FBM模型可更准确的模拟出云状空化形态与空化区尾部涡团交替脱落的非定常细节。

关键词：滤波器模型湍流模型云状空化脱落频率

基于DCMFBM模型的轴流泵叶顶区云状空化脱落预测

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农业机械学报 2016年第8期47卷 22-28页

作者：张德胜石磊陈健耿琳琳刘俊龙江苏大学流体机械工程技术研究中心镇江212013

为了深入研究轴流泵叶顶区云状空化非定常脱落过程,应用二次开发技术将基于密度修正的RNG k-ε湍流模型的滤波器模型(Density correction method filter based model,DCMFBM))嵌入商业软件ANSYS CFX中进行数值模拟,并将模拟的结果与高... 详细信息

为了深入研究轴流泵叶顶区云状空化非定常脱落过程,应用二次开发技术将基于密度修正的RNG k-ε湍流模型的滤波器模型(Density correction method filter based model,DCMFBM))嵌入商业软件ANSYS CFX中进行数值模拟,并将模拟的结果与高速摄影试验作对比。数值模拟结果表明,DCMFBM模型能够成功地预测叶顶区云状空化尾缘空穴的周期性脱落过程,与试验值吻合较好。随着叶片的转动,脱落的空穴向相邻叶片的压力面运动,运动过程中的破裂消失不仅影响了相邻叶片压力面载荷分布,同时会影响自身叶片吸力面载荷分布;由于轮毂与叶片的相互作用,形成了从轮毂到轮缘的径向射流,径向射流在运动到靠近叶顶区时,会冲击叶顶区空穴表面,造成叶顶区空穴的脱落,同时径向射流最终被叶顶泄漏涡吸收。

关键词：轴流泵云状空化非定常脱落 DCMFBM湍流模型高速摄影

水下回转航行体的云状空化回射流运动特征研究

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水动力学研究与进展（A辑） 2013年第1期28卷 23-29页

作者：王一伟黄晨光方新杜特专于娴娴中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室北京100190 中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室北京100190

该文针对典型的细长回转航行体的水下航行过程,基于SHPB(霍普金森压杆)发射系统开展了机理性实验。相应基于单一流体/多相混合模型,结合空化模型及修正的RNG k湍流模式对该问题进行了数值模拟。并在实验与数值模拟结果的基础上,研究了... 详细信息

该文针对典型的细长回转航行体的水下航行过程,基于SHPB(霍普金森压杆)发射系统开展了机理性实验。相应基于单一流体/多相混合模型,结合空化模型及修正的RNG k湍流模式对该问题进行了数值模拟。并在实验与数值模拟结果的基础上,研究了回射流诱导的云状空化不稳定性问题,探讨了该现象中空化非稳态演化的物理机制,分析了空泡末端回射流的产生原因以及它对空泡演化的诱导作用。进一步从压力梯度角度给出了回射流运动的动力学模型和空泡长度的预测表达式,并通过数值结果验证了该模型和公式的有效性。

关键词：云状空化回转体回射流模型逆压梯度

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绕三维水翼云状空化现象的实验研究

应用力学学报 2011年第2期28卷 105-110,211页

作者：时素果王国玉王复峰高德明北京理工大学机械与车辆工程学院北京100081

为了研究云状空化阶段空穴发展和脱落的机理,采用实验的方法对绕三维水翼云状空化流动进行了研究。实验在高速水洞中进行,采用高速摄像技术研究了不同空化阶段的空穴形态,并测量了翼型所受的升阻力,并对上述数据进行了频谱分析。结果发... 详细信息

为了研究云状空化阶段空穴发展和脱落的机理,采用实验的方法对绕三维水翼云状空化流动进行了研究。实验在高速水洞中进行,采用高速摄像技术研究了不同空化阶段的空穴形态,并测量了翼型所受的升阻力,并对上述数据进行了频谱分析。结果发现:在云状空化阶段,观测到空穴的产生-发展-脱落-溃灭的准周期性变化;并捕捉到空泡脱落时附着在翼型前端的U型空穴和翼型方向上不同强度的反向射流;空泡由翼型中前部开始呈漩涡状脱落。将升力通过FFT变换得到了对应的频谱图,得到空穴脱落的频率为24.3Hz。

关键词：云状空化升阻力频率 U型空穴