發(fā)布時(shí)間：2020-07-18 08:41

【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(jī)等水下機(jī)械流場(chǎng)中。梢渦空化導(dǎo)致的振動(dòng)和噪聲以及葉片的腐蝕均會(huì)為實(shí)際工程帶來(lái)不利影響。因此研究梢渦空化的發(fā)展機(jī)理,并采用合理的方法降低梢渦空化的危害,對(duì)實(shí)際工程應(yīng)用具有十分重要的意義。水翼梢渦主要由兩個(gè)大小接近的渦組成,當(dāng)渦心壓力降低到一定程度時(shí),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(gè)空化渦在流場(chǎng)中相互纏繞并融合。不同的翼型和不同的來(lái)流條件會(huì)對(duì)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(chǎng)形態(tài)有很大的差別。為了認(rèn)識(shí)不同梢渦結(jié)構(gòu)對(duì)于空化流場(chǎng)的影響,本文對(duì)雙渦融合的機(jī)理進(jìn)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(shù)網(wǎng)格離散空間,得到了梢渦空化的流場(chǎng)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(chǎng)中的雙渦作用機(jī)理,用于模擬空化發(fā)生前的梢渦流場(chǎng);水-氣兩相流場(chǎng)中的雙渦作用機(jī)理,用于模擬空化發(fā)生后的梢渦空化流場(chǎng)。在研究過(guò)程中,分析了流場(chǎng)橫剖面上的渦量和流速分布,以及縱剖面水氣交界面波動(dòng)的情況。在全濕流場(chǎng)的研究過(guò)程中,本文參考現(xiàn)有的二維雙渦融合的研究方法,對(duì)三維空間中雙渦融合進(jìn)程中物理量的變化情況進(jìn)行討論。根據(jù)渦對(duì)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(guò)程劃分為三個(gè)階段。通過(guò)改變不同的來(lái)流速度以探究來(lái)流速度對(duì)三維流場(chǎng)中雙渦融合的影響。在水-氣兩相流場(chǎng)的研究中,在關(guān)注流場(chǎng)速度分布、渦量分布的基礎(chǔ)上,本文還重點(diǎn)關(guān)注了融合過(guò)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(cè)水-氣交界面扭轉(zhuǎn)角速度的方法。通過(guò)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：O359;TH113
【圖文】：

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

機(jī)翼梢渦（Giuni&Green，2013）

圖 1-8 梢渦空化圖Fig.1-8 Tip-vortex cavitation試驗(yàn)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(xiàn)】

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(bào);2011年06期

本文編號(hào)：2760667