基于传质源项的水翼空蚀风险数值预报

随着舰船航速和吨位的不断提高及对推进效能要求的提升,船舶带空泡运行越来越常见,随之而来的空蚀危害也越来越受到人们的关注。然而,由于空蚀机理的复杂性,准确预报空蚀风险依然非常具有挑战性。本文以NACA 0009三维扭曲水翼为模型,首先采用大涡模拟方法对绕模型水翼空化流动的非定常特性进行数值模拟,并与高速摄影结果进行对比分析,结果表明,数值模拟较好地捕捉到了空化流动的非定常行为特征。然后在分析单空泡溃灭模型的基础上,提出当地压强、当地压强变化率及壁面累积能量三个预报水翼表面空蚀风险的参数。通过为三个参数确定阈值,可以获得空蚀风险区域及相对空蚀风险强度。采用基于传质源项的表达计算壁面累积能量大小,避免了差分格式误差。结果表明:预报的空蚀风险区域与试验结果吻合较好;其预报的最严重的空蚀风险区域处于片空化脱落区域,与试验结果亦吻合较好。

云空化结构的溃灭与空蚀风险预估研究进展

空蚀是流体机械中普遍存在的现象。空蚀研究涉及空化结构的产生、运动和溃灭过程,分析获取空蚀引起的冲击载荷,并评估特定材料在冲击载荷下的抗冲击能力变得尤为重要。由于空化结构的生成和溃灭过程中涉及复杂的物理机制、宽泛的时空尺度,开展空化结构的溃灭和空蚀风险预估研究具有诸多挑战。文章首先梳理了针对云空化结构溃灭和空蚀破坏方面已开展的理论、数值和实验研究,然后介绍基于能量输运的空蚀风险预估模型方面开展的初步工作,最后探讨了今后在该领域可能的研究方向。

空蚀风险判别及分级方法研究

空蚀是过流部件受空化冲击作用而破坏的一种现象,不仅会影响船舶过流部件的水动力性能,还会威胁局部结构的安全性。空蚀风险则指空蚀出现的可能性,主要体现为空化流动的破坏性。现阶段的空蚀控制主要是在设计阶段采用优化措施降低空蚀风险,其前提是不同设计方案空蚀风险的准确评估。受研究手段及物理机制等多重因素的限制,国内对空蚀风险的判断方法较为单一,且受人为经验影响较大,严重影响了评估结果的可靠性。针对上述技术现状,该文构建了基于高速摄影、压力脉动以及涂层空蚀试验结果的空蚀风险综合评判及分级体系,可为空蚀风险的判别提供更有效的支撑。