基于汽相/液相界面跟踪方法的弯管内空化流动的数值预测

采用发展的基于Reynolds-Averaged Navier-Stokes方程和液相/气相界面跟踪方法的单相空化模型和数值迭代算法,数值预测了二维弯管内空化空泡的形状和相应的压力系数分布。将发展的二维空化模型和算法推广到三维空化流动的数值模拟,预测了三维非对称弯管内的三维空泡形状和流动特性。数值预测三维非对称弯管内空化流动时的空泡位置和相应压力系数分布符合理论分析结论。研究结果证明了所发展的空化模型和算法能够应用于三维空化流动时的数值预测。

扭摆法测定界面剪切粘度中的若干问题

本文从动态力学原理出发,给出扭摆法测定界面剪切粘度计算公式的推导,以证明某些文献中所引公式的可能错误。此外,推荐一种基液阻尼因子的计算方法和扭摆体系转动惯量和扭力常数的测定方法。

数值模拟两相汽蚀流动的新模型和算法

提出了数值模拟两相汽蚀流动现象的新汽蚀模型和算法.提出的汽蚀模型和算法耦合了考虑紊流粘性效应的Reynolds-Averaged Navier-Stokes方程求解方法,可以自动模拟空泡起始点、空泡长度和汽蚀空泡形状.在流场计算和界面修正的迭代计算过程中,跟踪并得到液相/气相界面.数值模拟了圆锥形圆柱体和半球形圆柱体在不同汽蚀系数下的汽蚀流动现象,得到了与实验值完全吻合的数值模拟结果,并且与已发表的数值研究结果进行了比较.计算结果表明提出的汽蚀模型和算法能够有效地模拟汽蚀流动中的气泡界面和气泡长度,汽蚀模型和算法的正确性和实用性得到了相应的验证.

基于界面跟踪方法的汽蚀模型和算法的有效性验证

针对两相附着汽蚀流动机理,基于界面跟踪方法发展了新的汽蚀模型和算法。所发展的汽蚀模型和算法不仅考虑了液相／气相界面处的压力差,而且考虑了耦合Reynolds-Averaged Navier-Stokes方程求解技术得到的流场压力梯度信息来迭代计算附着汽蚀形状。采用具有试验数据的半球形头部圆柱体汽蚀绕流作为算例来验证所提出的汽蚀模型和算法的有效性。采用不同的网格数和松弛因子数值验证了发展的汽蚀模型和算法的有效性。三种汽蚀数下的数值计算结果得到的压力系数分布与试验数据完全吻合。结果表明所提出的汽蚀模型和算法能够准确模拟出汽蚀发生点和汽蚀长度。

离心泵叶轮内空化流动的数值预测

采用发展的基于液相/气相界面跟踪方法和Reynolds-Averaged Navier-Stokes方程求解技术的空化模型和算法。数值模拟了无空化和空化系数为0.07时离心泵水力性能与流量系数之间的关系,预测了离心泵叶轮内发生的多区域空化流动现象.研究结果表明,在空化系数0.07时,存在临界流量系数.此时离心泵水力性能突然下降.在空化系数0.07下,流量系数接近临界流量系数时,离心泵叶轮的压力面和吸力面均发生附着空化空泡,导致离心泵水力性能迅速下降.研究结果证明了所发展的空化模型和算法能够应用于离心泵空化流动时的性能预测.

附着空化流动的模型和算法

提出了一种改进的空化模型和算法,同时耦合考虑黏性效应的Navier-Stokes方程求解方法,用数值研究了附着空化流动.提出的空化模型和算法将气相/液相界面作为流动区域的自由界面,并满足当地气相压力进行处理,空化空腔的形状通过迭代计算进行修正得到,不仅考虑了流场的压力分布,而且考虑了气相/液相界面处的压力梯度信息.采用具有试验数据的半球形头部圆柱体空化绕流作为算例,考核了所提出空化模型和算法的网格无关性,并研究了迭代修正格式中松弛因子对算法精度和计算效率的影响特性.研究表明,圆锥形头部圆柱体空化绕流的数值模拟结果与其试验数据吻合良好,证明了所提出的空化模型和算法的可靠性.