基于动态空化模型绕数值研究扭曲三维翼型的非稳态空化过程

摘要

非稳态云状空化过程对水力机械的性能,如流量,升力,推力和扭矩,有着重大影响.基于动态空化模型数值研究了绕三维扭曲翼型(Twist-11N)的非定常流动.相对于传统空化模型,动态空化模型考虑了压力变化对半径的影响;同时对RNG κ-ε模型进行了修正以避免出现过大的湍流黏度.分析了翼型表面不同位置非稳态压力变化,计算所得的压力分布和周期与常用的完全空化模型吻合良好;得到了空化非稳态脱离表面过程,发现三维空化流动呈现出不同于二维的特征,空泡脱落是翼型弦长方向回射流和展向方向侧面射流两者共同作用的结果,脱落结构也因此先后呈现出主体脱落和二次脱落两种形式.研究结果验证了动态空化模型用于三维非稳态空化的可靠性和准确性.