汽蝕模型及湍流修正對(duì)非穩(wěn)態(tài)汽蝕影響機(jī)理.pdf

1、汽蝕是由于流場(chǎng)中局部壓力低于流體飽和蒸汽壓，液體汽化并產(chǎn)生充滿氣體或蒸汽的氣穴現(xiàn)象。汽蝕經(jīng)常會(huì)給水力機(jī)械帶來(lái)許多不可避免的問(wèn)題，比如振動(dòng)、升阻力系數(shù)波動(dòng)、結(jié)構(gòu)表面剝蝕和水力機(jī)械性能惡化等。非穩(wěn)態(tài)汽蝕帶來(lái)的破壞更加嚴(yán)重，比穩(wěn)態(tài)汽蝕也更復(fù)雜無(wú)規(guī)律，它是相變、湍流、非穩(wěn)態(tài)性和漩渦運(yùn)動(dòng)的共同耦合。其中前兩種因素影響最為明顯，本文也即是探討汽蝕模型（相變）和湍流模型對(duì)汽蝕非穩(wěn)態(tài)性的影響。
　　1.完全汽蝕模型模擬穩(wěn)態(tài)汽蝕準(zhǔn)確且收斂性較好，現(xiàn)

2、已成為計(jì)算流體力學(xué)商業(yè)軟件Fluent的基本模型之一。然而它假定汽蝕現(xiàn)象中氣泡半徑為常數(shù)，這并不符合非穩(wěn)態(tài)汽蝕。在熱力學(xué)平衡的基礎(chǔ)上本文重新計(jì)算并獲得了隨當(dāng)?shù)貕毫ψ兓臍馀莅霃剑瑥亩鴺?gòu)建了適用于非穩(wěn)態(tài)汽蝕的動(dòng)態(tài)汽蝕模型。并將該模型應(yīng)用于繞二維NACA66翼型和三維Twist-11N翼型的非穩(wěn)態(tài)汽蝕驗(yàn)證。計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)吻合，和完全汽蝕模型相比，動(dòng)態(tài)汽蝕模型計(jì)算的周期誤差更小，并且能夠刻畫(huà)氣穴脫落特征，有利于改善流場(chǎng)質(zhì)量流量計(jì)算和水力機(jī)械性

3、能分析，表明動(dòng)態(tài)汽蝕模型用于非穩(wěn)態(tài)汽蝕可行性和準(zhǔn)確性。
　　2.低溫流體物性迥異于常溫流體，它的汽蝕現(xiàn)象也有著重大差異。而現(xiàn)有的汽蝕模型及其經(jīng)驗(yàn)系數(shù)又都是針對(duì)常溫流體建立的，在低溫下的適用性還有待驗(yàn)證。進(jìn)一步分析了常用的Sauer模型和Zwart模型對(duì)低溫流體汽蝕模擬的適用性，通過(guò)和Hord的實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)Sauer模型計(jì)算的汽蝕區(qū)長(zhǎng)度精度更高，溫度最低點(diǎn)位置也更接近實(shí)驗(yàn)，也即更適用于低溫流體汽蝕模擬。
　　3.湍流模型