針對(duì)螺旋槳、水輪機(jī)以及導(dǎo)管槳等葉片的梢渦空化現(xiàn)象,國(guó)內(nèi)外學(xué)者開展了一系列相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。本文對(duì)梢渦空化起始（或初生）、發(fā)展與潰滅（或消失）等3個(gè)階段的實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展及成果進(jìn)行綜述,梳理未來(lái)的研究方向及關(guān)鍵問(wèn)題,為梢渦空化研究提供參考。關(guān)于梢渦空化初生問(wèn)題,基于旋渦理論模型及流場(chǎng)測(cè)量技術(shù),對(duì)不同翼型的梢渦結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分析,根據(jù)空化發(fā)生的相變條件（即氣核、低壓以及低壓作用時(shí)間）,初步認(rèn)識(shí)了梢渦空化發(fā)生機(jī)理;關(guān)于梢渦空化發(fā)展問(wèn)題,以輻射噪聲驟增為典型特征,借助空泡圖像的高速攝影及聲學(xué)信號(hào)同步采集技術(shù),研究梢渦空化形態(tài)及對(duì)應(yīng)的輻射噪聲特征,通過(guò)進(jìn)一步解釋"渦唱"現(xiàn)象,深入認(rèn)識(shí)了梢渦空化發(fā)生機(jī)理;關(guān)于梢渦空化潰滅問(wèn)題,潰滅發(fā)生位置一般遠(yuǎn)離槳葉等水力機(jī)械,對(duì)結(jié)構(gòu)物的振動(dòng)與剝蝕影響很小,本文不作詳細(xì)闡述。此外,對(duì)梢渦空化初生的準(zhǔn)確預(yù)報(bào),一直是相關(guān)理論研究成果應(yīng)用于工程實(shí)際所面臨的一個(gè)重要問(wèn)題。歸根結(jié)底,主要是影響梢渦空化關(guān)鍵參數(shù)（比如載荷、雷諾數(shù)和水質(zhì)等）的尺度效應(yīng)問(wèn)題和梢渦空化初生預(yù)報(bào)公式逐漸完善的問(wèn)題。 

【文章來(lái)源】：實(shí)驗(yàn)流體力學(xué). 2020,34(05)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：11 頁(yè)

【部分圖文】：

螺旋槳梢渦空化[4]

旋渦理論模型雖未考慮黏性影響，但揭示了梢渦強(qiáng)度與水翼上的最大速度環(huán)量成正比。Fruman[11-14]、Boulon[15]、Katz[16]和Stinebring[17]等對(duì)不同三維水翼在不同流動(dòng)條件下的梢渦流場(chǎng)測(cè)量顯示，梢渦周圍的速度分布大致符合Burgers渦模型，因而可以運(yùn)用式（5）來(lái)計(jì)算梢渦的渦心壓力系數(shù)。根據(jù)Fruman等對(duì)3種不同尺度橢圓水翼梢渦的測(cè)量分析結(jié)果（圖2），旋渦強(qiáng)度Γ和渦核半徑a在梢渦軸線上并非常數(shù)，而是沿著梢渦軸線方向變化。針對(duì)不同尺度橢圓水翼的測(cè)量結(jié)果，分別以最大弦長(zhǎng)c、最大速度環(huán)量Γ0和最大弦長(zhǎng)處的邊界層厚度δ進(jìn)行無(wú)量綱化分析，證實(shí)了梢渦強(qiáng)度與水翼最大速度環(huán)量有關(guān)，渦核半徑與水翼邊界層厚度有關(guān)。水翼最大環(huán)量Γ0與升力系數(shù)CL的關(guān)系式為：

梢渦空化初生實(shí)驗(yàn)顯示：在一定的來(lái)流速度下，隨著環(huán)境壓力的降低，梢渦空化出現(xiàn)在水翼梢部的下游（如圖3所示）；隨著壓力進(jìn)一步降低，空化逐漸向梢部發(fā)展。因此，梢渦空化初生有以下定義方法：一是將梢渦中首次出現(xiàn)空化定義為梢渦空化初生，這樣定義出的初生空化數(shù)受水中氣核和渦核內(nèi)湍流脈動(dòng)的影響很大，結(jié)果可能過(guò)于發(fā)散；二是將梢渦空化發(fā)展到達(dá)梢部定義為梢渦空化初生，或是在梢渦空化充分發(fā)展后通過(guò)增加壓力獲得消失空化數(shù)，這樣定義出的臨界空化數(shù)具有極好的重復(fù)性[18-20]。以消失空化數(shù)σd作為梢渦空化初生預(yù)報(bào)的參數(shù)，根據(jù)式（9）可以給出梢渦空化初生預(yù)報(bào)的一般形式：

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]梢隙流動(dòng)空化初生及空化形態(tài)觀測(cè)研究[J]. 劉玉文,徐良浩,張國(guó)平,彭曉星.  水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展（A輯）. 2017(06)
[2]三維水翼梢渦空泡和片空泡的雷諾數(shù)影響試驗(yàn)研究[J]. 顧湘男,曾志波,彭曉星,丁恩寶.  中國(guó)造船. 2017(01)
[3]水中空氣含量對(duì)旋渦空化的影響[J]. 彭曉星,王力,潘森森.  水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展. 1989(04)
[4]含氣量對(duì)梢渦初生空化的影響[J]. 姜樹海.  水利水運(yùn)科學(xué)研究. 1989(02)
[5]空化核與空化起始[J]. 潘森森.  中國(guó)造船. 1989(03)
[6]梢渦的初生空化及其發(fā)生位置[J]. 姜樹海.  水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展. 1989(01)

碩士論文
[1]梢隙流動(dòng)及梢隙空化的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 劉玉文.中國(guó)艦船研究院 2017



本文編號(hào)：3276531