基于RANS方法的导管推进器梢隙流动数值模拟

以导管推进器为研究对象,采用雷诺时均纳维斯托克斯(RANS)方法对其梢隙流动进行数值模拟研究。通过对网格类型、湍流模型的适用性研究以及对梢部流场的研究探讨,初步建立了基于RANS梢隙流动的数值模拟方法;数值计算结果与实验结果吻合较好。对比分析发现,结构化网格与非结构化网格相比能捕捉到梢隙流动中更加细节的流场信息,如壁面边界层流动等,更适合于梢隙流动的数值模拟。3种湍流模型SST?k-ω,RNG?k-ε及RSM的计算结果基本一致,都能有效模拟梢隙流动。通过间隙区域流场分析发现,梢隙流动的驱动力主要是叶面与叶背之间的压差,受壁面边界层流动的影响。流体进入间隙时流动分离形成间隙分离涡,间隙泄漏流穿过间隙与吸力面侧流体相互作用,卷起形成梢隙涡,在约37.5%弦长位置处形成并附着在桨叶壁面发展,大约在75%弦长位置与桨叶分离进入尾流场中。研究获得了梢隙涡的起始、发展、脱落的变化过程。

基于大涡模拟的ROV导管推进器梢隙流动数值研究

导管推进器是一种普遍应用于无人遥控潜水器(ROV)等潜器中的特种推进器。在桨叶与导管之间的梢隙中存在非常复杂的流动,本研究基于大涡模拟(LES)对导管推进器的梢隙流动进行了数值模拟分析。通过对时间步长的收敛性研究,建立两套基于不同网格类型的计算模型。将计算与试验结果进行对比,比较两种不同类型网格模拟结果的差异,发现切割体网格能够更好地捕捉到泄涡的细节,并结合梢隙流场的原理分析了泄涡发展的过程,梢隙涡的驱动力是吸力面、压力面之间的压差。此外,随着进速系数增大,梢隙周向的涡管轴向分布范围减小,主泄涡发生位置延后,泄出涡的长度和数量都有所减少。

梢隙流动空化初生及空化形态观测研究

该文描述了在小型多功能高速空泡水筒中,对NACA0012和NACA0024水翼进行梢隙流动空化形态观测,并分析其影响因素和发展规律。实验中通过高速摄像捕捉梢隙空化的结构形态与运动轨迹,分析其随间隙宽度、来流水速以及水翼攻角的变化规律。同时在不同的水速、攻角以及间隙宽度下记录水翼的初生空化数,重点分析了间隙宽度对不同水翼初生空化数的影响规律,发现存在某一间隙宽度使梢涡初生空化数达到最大值。

平直水翼梢隙流动的直接数值模拟研究

本文对真实湍流入口条件下的梢隙流动进行直接数值模拟研究,来流湍流边界层动量厚度雷诺数为800。水翼采用NACA0012水翼,水翼攻角为8°,选取经水翼弦长无量纲化后的梢隙宽度为0.0167和0.0333。研究发现,梢泄涡仅在较大梢隙宽度条件下的水翼吸力面才出现,而当梢隙宽度较小时在水翼吸力面侧近端壁处形成回流区。吸力面侧回流涡沿流向存活时间较短,而梢泄涡沿流向发展直至水翼尾缘及其下游。在上述两工况间存在着一临界梢隙宽度,使得梢隙流动由回流向梢隙射流转变。