三维水翼初始梢涡空泡数的尺度效应

针对梢涡流场和初始梢涡空泡数的尺度效应问题,利用大涡模拟(LES)湍流模型对三维水翼的梢涡流场流速进行模拟计算;为减少误差,对梢涡流域网格进行了局部加密处理,对未发生空化时梢涡内的轴向速度和切向速度进行计算.结果表明,LES湍流模型的流场流速计算结果与实验值吻合较好.同时,介绍了经典初始梢涡空泡数尺度效应公式的推导过程,并利用数值计算的速度环量和涡核半径修正尺度效应公式.

五叶螺旋桨空泡演化及流场特性数值模拟研究

为研究五叶螺旋桨空泡演化及流场特性,基于完整Rayleigh-Plesset空化模型,建立适用于螺旋桨非定常空化模拟的数值方法。采用多套计算网格,对DTMB4381标准五叶螺旋桨在不同进速系数下推进性能的模拟结果和试验结果进行对比,验证空化数值预报模型的准确性。结果表明:该文所建立的空泡分析模型,可以准确分析空泡发展的2个典型阶段以及临界状态,对螺旋桨空化、空泡溃灭和空泡共振等复杂现象较好地模拟,实现螺旋桨激励下空泡完整演化过程的仿真。

重力场对轴对称体稳定空泡形态影响的实验研究

水下超空泡航行器的空泡几何形状对航行器的受力状态与航行性能关系重大 ,在水洞模型超空泡实验中发现重力场是影响空泡几何形状的主要原因之一 ,该问题此前虽有文献提及 ,但未见有具体阐述 ,为此专门开展了在不同佛汝德数下对不同头型的轴对称体模型空泡几何特性的实验研究。实验中获得了大量变形空泡的录像 ,并对空泡的外形进行了定量处理 ,对实验结果进行了定性与定量分析 ,获得了重力场对轴对称体空泡几何形状影响的规律性结果 ,同时对重力场影响空泡形变的机理作了探讨分析。

梢涡空化CFD数值方法

针对梢涡空化问题,应用雷诺平均的N-S方程并结合改进VOF(volume fraction)模型,对椭圆形水翼梢涡空化特性进行了研究,采用的湍流模型为代数雷诺应力模型.为减小网格离散误差,计算中对梢涡处的网格进行了加密.对未发生空化时梢涡内轴向速度和切向速度分布进行计算,为了准确模拟梢涡涡核内系统旋转和流线曲率影响,将旋转和曲率修正方法应用于湍流模型中,发现经过修正的湍流模型明显提高了预报精度,与实验结果吻合较好,而未经修正的湍流模型过高预报了梢涡内湍流粘性耗散.在此基础上,结合改进VOF模型对梢涡空化的消失空泡数进行了预报,计算结果与实验测量结果相符.

基于面元法的三维水翼空泡特性分析(英文)

为了研究三维水翼定常空泡特性,利用低阶面元法结合非线性理论对三维机翼的空泡范围和形状进行了计算分析。根据运动学边界条件和动力学边界条件,采用压力恢复闭合的空泡模型结合面元法分别预报了矩形、椭球型和无限展长三维水翼的空泡性能。由计算结果可知:(1)对于三维矩形水翼在展向各水翼剖面空泡长度和厚度不同,空泡长度从展向中心向水翼两侧逐渐减小。空泡数越小,空泡区域就越大,且水翼面上的空泡体积的变化率愈大。(2)三维椭圆水翼在翼梢处计算出的压力分布有时并不满足空泡面的动力学边界条件,在尾缘处上下表面甚至出现较大压力差,存在压力"跳跃"。(3)无限展长三维水翼中心剖面处空泡厚度和长度分布与相应的二维水翼的空泡厚度分布基本一样。

超空泡鱼雷技术特点分析

在简要回顾各国超空泡鱼雷发展概况的基础上,解释了几个易混淆的与空泡有关的新术语(空泡、超空泡、自然超空泡、通气超空泡和空泡数),分析了超空泡的形成机理和特点,详细阐述超空泡鱼雷在总体结构和性能、动力推进、控制系统和弹道形式等方面的技术特点,概括超空泡鱼雷与普通鱼雷在结构外形、流体动力布局、系统组成和工作特性等方面的不同之处。

基于细长体理论的超空泡外形估算

在工程应用中,寻找一种快速简单而行之有效的方法,来对空泡数和空泡外形之间的关系进行描述是非常重要的。文中在势流假设基础上,采用细长体理论和摄动理论简化求解其基本方程,详细推导了空泡外形与空泡数及空化器特征参数之间的近似表达式,并给出了算例。算例表明,在小空泡数下文中的计算结果与 Waid 和 Reichardt 经验公式计算结果吻合良好。文中同时给出了在不同空化数下应用近似表达式产生的相对误差。

叶片数对高比转数轴流泵空化特性的影响

基于shear stress transport(SST)k-ω湍流模型和Zwart空化模型,针对某一高比转数轴流泵模型,对叶片数分别为3、4和5的3组叶轮方案,分别进行了空化流场模拟和实验,计算了不同叶片数下的流量-扬程曲线、流量-效率曲线和空化性能曲线,得到了3组叶轮的临界空化余量NPSHc分别为6.19 m、5.122 m和4.765 m。与叶片数为3的叶轮方案对比,另外2组叶片数方案的NPSH值分别降低了17.25%和23.02%。在空化充分发展的工况范围,发现叶片数多的叶轮的扬程对NPSH降低较敏感;针对轴流泵叶片背面的固定空化和叶顶间隙的旋涡空化,用空泡分布来表征空化的程度,分析了其在不同空化余量下空泡分布的变化规律。通过对比得到,相同NPSH下,叶片数Z=5的叶轮,叶片背面空泡分布体积较少,即空化的程度较低;但其空化严重区的空泡体积增幅较大,即空化发展的速度较快;叶顶区域的叶顶涡诱导的低压区随叶片数减少,范围逐渐向上游扩大,轮缘的空泡体积也随之增大,叶顶泄漏空化更加严重。即叶片数对不同类型空化情况,以及相同类型的不同程度的空化情况影响不同。

卅五年来螺旋浆空泡噪声的研究

本文集中于研究空泡噪声和使用比例模型来估算螺旋浆和水力机械所产生的噪声。卅多年前,用比例模型及其全尺寸原型所获得的噪声测量,证实了为预报空泡噪声级和频谱所提出的尺度定律。

水下航行体空泡发展及出水溃灭特性实验研究

针对水下航行体出水过程中的空泡发展及溃灭特性问题,基于新型实验平台,即减压水下航行体运动平台,进行了垂直约束式发射实验,探究了傅汝德数和空化数对空泡发展和溃灭过程的影响。对空泡出水溃灭过程进行描述,并定义了空泡溃灭数Fc,用以衡量空泡溃灭速度。结果表明,傅汝德数主要影响空泡形状,空化数主要影响空泡的尺寸。此外,水下航行体出水时空泡溃灭向下推进速度与傅汝德数呈负相关关系,与空化数呈正相关关系。

微型高速泵小流量工况空化特性数值分析

通过CFturbo与UG软件建立及优化模型,基于RNG k-ε湍流模型和Rayleigh-Plesset空化模型,利用CFX(计算流体力学)软件对微型高速离心泵进行数值模拟。通过小流量和不同进口总压工况,对叶轮进口段流动特性、叶片表面和叶轮流道的静压分布以及叶轮流道内空泡数分布3个方面进行流场分析。结果表明:流量对叶轮进口段回流影响较大;叶片前缘到后缘的压力逐渐增大,叶轮流道进口到出口的压力也逐渐增加;扬程系数陡降前的振动是叶轮空化不稳定引起的,随着空化系数的降低,空泡体积数逐渐占据整个叶轮流道,空泡分布也由不对称转变为对称结构;为微型高速泵的设计和研究提供了理论基础。

水下枪弹运动特性揭秘

有过射击体验的不乏其人,但是,即使是军队士兵,有过水下射击体验的人也凤毛麟角。那么,你知道吗?枪弹在水下和空气中的运动大相径庭,水下枪械的枪弹运动到底有何玄妙之处?本文为你揭秘——