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两栖车螺旋桨叶片表面空化初生特性数值研究

兵器装备工程学报 2022年第S1期43卷 245-249页

作者：杨敏王欣臧利国成都工贸职业技术学院汽车工程学院成都610000 南京工程学院汽车与轨道交通学院南京211167

研究不同流动条件下,绕NACA0009三维扭曲水翼的推进式两栖车螺旋桨叶片表面的空化初生特性。结果表明:各工况下初生游离型空穴都发生于水翼肩部的分离涡内,都经历了生成-长大-溃灭的过程,空穴的运动及形态变化与流场结构有关,空穴引起... 详细信息

研究不同流动条件下,绕NACA0009三维扭曲水翼的推进式两栖车螺旋桨叶片表面的空化初生特性。结果表明:各工况下初生游离型空穴都发生于水翼肩部的分离涡内,都经历了生成-长大-溃灭的过程,空穴的运动及形态变化与流场结构有关,空穴引起其附近流场涡量值增大;水流中的气核含量对初生空化数有较大的影响,气核含量越高,越容易发生空化;来流速度主要影响初生空化的形态及其变化过程,随着流速的增大,初生空穴发展过程的历时变短,空穴初生和溃灭的位置向下游移动的距离减小。

关键词：两栖车翼型空化初生气核含量数值研究

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空化初生最大应力判据及其应用

华中科技大学学报（自然科学版） 2011年第12期39卷 54-57页

作者：刘承江王永生张志宏海军工程大学船舶与动力学院湖北武汉430033 海军工程大学理学院湖北武汉430033

针对空化会在局部压力大于汽化压力时发生的现象,提出空化初生最大应力判据.对最大应力判据进行了理论推导.通过对Clark-Y翼型周围流动的数值模拟,对比分析了包含各向异性粘性项(即剪切应力)的最大应力判据,与传统的只考虑各向同性非粘... 详细信息

针对空化会在局部压力大于汽化压力时发生的现象,提出空化初生最大应力判据.对最大应力判据进行了理论推导.通过对Clark-Y翼型周围流动的数值模拟,对比分析了包含各向异性粘性项(即剪切应力)的最大应力判据,与传统的只考虑各向同性非粘性项的压强判据的不同,用总应力代替传统的临界压力进行了空化流动模拟.计算结果表明,由最大应力判据得到的初生空化数小于传统的只用汽化压力判断空化的初生空化数,空化起始位置与后者相比更靠近翼型导边,空化起始位置也不在压力系数最小的位置;由总应力表示的临界压力对升、阻力等宏观参量的影响不大.最大应力判据主要用于判断空化初生.

关键词：计算流体力学空化初生空化模型应力水翼

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螺旋桨空化初生的判定和空化斗的数值分析

上海交通大学学报 2012年第3期46卷 410-416页

作者：杨琼方王永生张志宏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

为了实现空化多相流模拟在螺旋桨空化初生和空化斗预报中的应用,采用改进Sauer空化模型和修正剪切应力输运(SST)湍流模型,对NSRDC4381桨的叶背和叶面片空化初生、梢涡空化初生和空化斗底线特征进行了模拟、校验和分析,提出了"当σ>σi时... 详细信息

为了实现空化多相流模拟在螺旋桨空化初生和空化斗预报中的应用,采用改进Sauer空化模型和修正剪切应力输运(SST)湍流模型,对NSRDC4381桨的叶背和叶面片空化初生、梢涡空化初生和空化斗底线特征进行了模拟、校验和分析,提出了"当σ>σi时,叶梢截面压力系数分布不再改变"的空化初生判定准则,并分析了其适用范围.同时,将空化斗由传统的三区细分为五区,以更准确地描述不同工况点的桨叶空化状态.结果表明,在设计和非设计进速系数下,预报桨叶叶背和叶面不同叶截面的初生空化数均与实验值吻合较好;模拟梢涡空化初生再现了局部梢涡空化和导边梢涡空化同时存在的现象,证明了分别用叶背0.7R截面和叶面0.4R截面的片空化初生曲线来表征叶背和叶面可视梢涡空化初生的合理性.空化初生判定准则适用于空化斗底线上方的叶背和叶面片空化区.将空化斗底线下方区域进一步细分为叶背0.3R至叶梢的片空化区以及叶背与叶面同时片空化区,以更好地在工程中应用空化斗来描述桨叶空化形态和求取空化航态的航速.

关键词：螺旋桨空化初生空化斗空化模型湍流模型

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高压喷嘴空化初生的大涡模拟

工程力学 2013年第4期30卷 417-422页

作者：薛梅新朴英清华大学航天航空学院北京100084

考虑瞬时压力脉动对空化初生的影响,采用动态亚格子应力模型对某高压柴油喷嘴内部瞬时流动进行大涡模拟。计算结果表明:喷孔入口分离形成的局部低压区内时均湍流脉动压力可达时均静压的2倍,两相流场时均空泡位置及形态与实验结果十分吻... 详细信息

考虑瞬时压力脉动对空化初生的影响,采用动态亚格子应力模型对某高压柴油喷嘴内部瞬时流动进行大涡模拟。计算结果表明:喷孔入口分离形成的局部低压区内时均湍流脉动压力可达时均静压的2倍,两相流场时均空泡位置及形态与实验结果十分吻合,并与基于时均静压及湍流脉动压力预测的空化初生区域基本一致。分离剪切层失稳形成柱状涡并激发了转捩过程,在分离转捩区域柱状涡发生扭曲变形并产生强烈的瞬时压力脉动,从而导致了空化。喷孔入口倒角处理使得分离减弱,对分离转捩过程和空化初生具有抑制作用。

关键词：喷嘴空化初生流动分离转捩大涡模拟

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绕水翼初生空化涡的实验观测

力学学报 2006年第4期38卷 547-552页

作者：张敏弟王国玉鲁君瑞北京理工大学机械与车辆工程学院北京100081

对绕2D水翼无分离流边界层内的初生空化形态进行了实验研究．采用高速摄像机观测了空化初生结构的形态,应用2D—LDV测量了空化初生时翼型周围的流动速度分布,并对实验结果进行了分析．结果表明: 绕水翼无分离边界层内,初生空化结构中空... 详细信息

对绕2D水翼无分离流边界层内的初生空化形态进行了实验研究．采用高速摄像机观测了空化初生结构的形态,应用2D—LDV测量了空化初生时翼型周围的流动速度分布,并对实验结果进行了分析．结果表明: 绕水翼无分离边界层内,初生空化结构中空泡伴随着近壁湍流拟序结构的发生而出现,在初生空化条件下,形成空化涡结构,大量的微空泡产生于发夹涡结构中,并在涡结构的猝发过程中出现生成-长大-溃灭-反弹-再溃灭的过程．初生空化涡结构具有空泡和近壁拟序结构双重特性．

关键词：水翼空化初生拟序结构 2D—LDV 空化涡

伴流场中对转桨空化初生的判定与辐射噪声预报和校验

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声学学报 2014年第5期39卷 589-604页

作者：杨琼方王永生张志宏侯国祥孙红星刘竹青海军工程大学动力工程学院武汉430033 海军工程大学理学院武汉430033 华中科技大学船舶与海洋工程学院武汉430074 中国船舶科学研究中心无锡214082

采用空化多相流瞬态模拟和边界元数值声学计算相结合的混合方法,预报了全附体假尾后对转桨在初生空化状态下的线谱和宽带谱噪声,分析了初生空化状态下对转桨噪声谱级相对于无空化状态的增量,提出了同时从流场与声场角度判定对转桨空化... 详细信息

采用空化多相流瞬态模拟和边界元数值声学计算相结合的混合方法,预报了全附体假尾后对转桨在初生空化状态下的线谱和宽带谱噪声,分析了初生空化状态下对转桨噪声谱级相对于无空化状态的增量,提出了同时从流场与声场角度判定对转桨空化初生的四个充分条件。预报值与空泡水筒噪声测量值进行了比较。多相流瞬态模拟包括非定常雷诺时均模拟、尺度适应模拟和分离涡模拟三种方法。计算结果表明,在大范围进速系数范围内预报对转桨敞水性能曲线与测量值吻合很好。尺度适应模拟(SAS)和分离涡模拟(DES)在捕捉对转桨空化脉动压力时精度相当,均能满足非定常负载噪声预报的精度要求;雷诺时均模拟(URAN S)仅对于低频负载噪声来说基本适用。空泡体积脉动诱导线谱噪声在800 Hz处的预报误差小于4 dB;在800 Hz^3 kHz频段内,预报得到1/3oct中心频率处谱级的平均误差小于1.5 dB,总声级预报误差小于2.4 dB。空化初生的充分条件为:空化面积与桨盘面面积的比值小于2%、积分力和叶梢截面压力系数分布较无空化状态基本不变且中高频段噪声谱级增加8~10 dB。较好地解决了伴流场中对转桨空化初生判定和初生空化状态下辐射噪声预报的两个技术难题,可直接服务于高速、低噪声鱼雷的设计研发。

关键词：空化初生噪声预报对转桨伴流场辐射瞬态模拟空化状态校验

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螺旋桨初生空化湍流的多相流数值模拟

上海交通大学学报 2012年第8期46卷 1254-1262页

作者：杨琼方王永生张志宏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

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... 详细信息

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.

关键词：螺旋桨梢涡空化初生空化模型湍流模型

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黏性应力对空化核初生的影响

工程热物理学报 2013年第7期34卷 1266-1269页

作者：陈颂英刘恩孝刘燕胡涛山东大学机械工程学院山东济南250062

分析了考虑黏性应力时气核的受力状态,导出了相应的静力平衡方程。通过用MATLAB软件计算不同初始尺寸的气核在黏性应力作用下的形状尺寸,发现气核体积比与长短轴与其初始尺寸和黏性应力基本呈正比例线性关系。依据湍动分裂理论分析得出... 详细信息

分析了考虑黏性应力时气核的受力状态,导出了相应的静力平衡方程。通过用MATLAB软件计算不同初始尺寸的气核在黏性应力作用下的形状尺寸,发现气核体积比与长短轴与其初始尺寸和黏性应力基本呈正比例线性关系。依据湍动分裂理论分析得出湍流扰动将会引起气核重复分裂,从而增加较大尺寸气核的数量,影响空化初生的结论。

关键词：黏性应力空化初生气核

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基于EMD的离心泵空化初生的研究

水力发电学报 2016年第5期35卷 102-109页

作者：卿彪任建军宋晓飞国网四川省电力公司映秀湾水力发电总厂成都611830 四川华润鸭嘴河水电开发有限公司四川凉山州615800

空化对离心泵的性能有重要影响,而在实际当中,只有在空化处于很严重的情形下才能判断离心泵空化所处的状态。为了能够提前对离心泵空化进行判断,就有必要对离心泵空化初生进行研究。首先采用数值模拟的方法,从理论上找出离心泵发生空化... 详细信息

空化对离心泵的性能有重要影响,而在实际当中,只有在空化处于很严重的情形下才能判断离心泵空化所处的状态。为了能够提前对离心泵空化进行判断,就有必要对离心泵空化初生进行研究。首先采用数值模拟的方法,从理论上找出离心泵发生空化初生点,而后对该离心泵进行空化噪声测试实验,采集空化噪声信号,采用经验模态分解算法(EMD)对空化噪声信号进行分解,找出离心泵空化初生时的信号特征。研究表明,利用EMD算法可以很好地检测到离心泵空化形态的转变,同时实验得到的空化初生点同模拟得到的空化初生点是相一致的。

关键词：空化初生数值模拟空化噪声信号 EMD算法