锥形叶片旋转空化器数值仿真研究

通过高速转动的叶片形空化器,可形成可控的超空泡。对于旋转超空泡的研究,非常重要而又十分复杂。本文采用数值仿真计算的方法,建立三维几何模型,采用Ansys Fluent软件进行模拟求解,对四叶片旋转空化器的工作特性进行分析。研究结果表明,旋转空化器形成的超空泡具有很强的规律性。在超空泡尾部具有明显的溃灭而形成向超空泡内部的射流,射流的产生使得超空泡尾部都具有内凹结构。在低转速下,旋转叶片尖端后部的回流使得超空泡无法覆盖叶片尖端,而随转速的增大超空泡逐渐覆盖叶片的尖端后部。旋转空化器转速的提升对超空泡的形成具有很明显的作用,形成的超空泡体积随转速呈指数增长。本文所得到的超空泡演变规律对旋转空化器的设计和应用都具有重要的参考意义。

旋转空化器中减速板作用的数值仿真研究

旋转空化器是通过在水中高速转动的叶片产生可控超空泡的装置,以此来实现超空泡的利用。前人对于超空泡的研究表明,产生超空泡所需的转速比较大。本文将减速板加入到旋转空化器中,并采用数值仿真的方法,对减速板的工作特性进行分析。研究结果表明,带减速板的旋转空化器产生超空泡的转速得到很明显的降低,产生超空泡的尺寸也明显增大。而减速板对超空泡形态的影响比较有限,超空泡形状特征与没有减速板时形成的超空泡一致,只是超空泡会稍微朝远离减速板方向产生偏移。带减速板的旋转空化器形成的超空泡体积随转速同样呈指数增长,但体积相比没有减速板的旋转空化器要更大。通过本文的研究,明确了减速板在旋转空化器中的作用,对旋转超空泡的产生与应用具有重要的指导意义。