【摘要】：梢渦空化現(xiàn)象廣泛存在于高速旋轉(zhuǎn)的水翼、螺旋槳、水輪機等水下機械流場中。梢渦空化導(dǎo)致的振動和噪聲以及葉片的腐蝕均會為實際工程帶來不利影響。因此研究梢渦空化的發(fā)展機理,并采用合理的方法降低梢渦空化的危害,對實際工程應(yīng)用具有十分重要的意義。水翼梢渦主要由兩個大小接近的渦組成,當(dāng)渦心壓力降低到一定程度時,渦的內(nèi)部發(fā)生汽化,從而形成了一種特殊的空化渦結(jié)構(gòu),兩個空化渦在流場中相互纏繞并融合。不同的翼型和不同的來流條件會對渦的環(huán)量、半徑、空化區(qū)域的大小等參數(shù)產(chǎn)生重要的影響。而不同參數(shù)的空化渦又導(dǎo)致空化流場形態(tài)有很大的差別。為了認(rèn)識不同梢渦結(jié)構(gòu)對于空化流場的影響,本文對雙渦融合的機理進行探究。本文采用同向旋轉(zhuǎn)Lamb-Oseen渦模型,基于Gerris軟件,采用VOF方法捕捉水氣交界面、自適應(yīng)八叉樹網(wǎng)格離散空間,得到了梢渦空化的流場以及空化區(qū)域的空間結(jié)構(gòu)。數(shù)值模擬涉及兩方面內(nèi)容:全濕流場中的雙渦作用機理,用于模擬空化發(fā)生前的梢渦流場;水-氣兩相流場中的雙渦作用機理,用于模擬空化發(fā)生后的梢渦空化流場。在研究過程中,分析了流場橫剖面上的渦量和流速分布,以及縱剖面水氣交界面波動的情況。在全濕流場的研究過程中,本文參考現(xiàn)有的二維雙渦融合的研究方法,對三維空間中雙渦融合進程中物理量的變化情況進行討論。根據(jù)渦對中心距離、渦半徑、旋轉(zhuǎn)角速度等參數(shù)的變化情況將融合的過程劃分為三個階段。通過改變不同的來流速度以探究來流速度對三維流場中雙渦融合的影響。在水-氣兩相流場的研究中,在關(guān)注流場速度分布、渦量分布的基礎(chǔ)上,本文還重點關(guān)注了融合過程中水氣交界面的融合以及交界面空間扭轉(zhuǎn)形態(tài)的發(fā)展,并提出了理論預(yù)測水-氣交界面扭轉(zhuǎn)角速度的方法。通過改變雙渦的初始渦心間隔,探究水氣交界面融合的臨界條件。本文的研究成果將為今后梢渦空化的研究提供參考。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O359;TH113
【圖文】：

梢渦空化的三種模態(tài)Fig.1-6Threemodesoftip-vortexcavitation

機翼梢渦（Giuni&Green，2013）

圖 1-8 梢渦空化圖Fig.1-8 Tip-vortex cavitation試驗中觀察到了明顯的間隙渦空化和尾緣槳葉尾緣的充分發(fā)展的空化結(jié)構(gòu)，如圖 1-9

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 韓寶玉;熊鷹;劉志華;;梢渦空化CFD數(shù)值方法[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報;2011年06期

本文編號：2760667