排灌机械工程学报

作者：洪锋,薛环铖,张帆,胡涛*

单位：1. 三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点试验室, 湖北 宜昌 443002;2. 三峡大学机械与动力学院, 湖北 宜昌 443002;3.江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心, 江苏 镇江 212013

关键词：非定常空化,水翼,亚格子模型,空泡脱落,数值模拟

基金：国家自然科学基金资助项目(51809121);湖北省教育厅科研计划项目(Q20211202);水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室开放基金资助项目(2021KJX11,2020KJX08)

为了研究不同亚格子模型在计算绕二维Clark-Y水翼非定常空化流动中的适用性,基于均相流假设及Zwart空化模型,并分别利用Wall-Adapting Local Eddy-Viscosity(WALE),Smagorinsky-Lilly,Algebraic Wall-Modeled LES Model(WMLES)及Dynamic Kinetic Energy Subgrid-Scale Model(KET)4种不同亚格子模型对控制方程组进行封闭.得到了云空化时不同亚格子模型预测的翼型升阻力系数、不同位置处流场时均速度分布、空泡形态周期性变化等非定常流动特征,并与相应试验数据进行对比.研究表明:与其他亚格子模型的预测结果相比,WALE模型模拟得到的平均升力系数与试验测量值最吻合,二者相对误差仅在1%以内,且其预测的瞬时升力系数与相应试验值也呈现较为一致的震荡规律;WALE模型能更准确地捕捉云空化阶段空泡非定常演变特征,包括翼型前缘附着型空穴增长,以及在回射流作用下片状空泡的断裂和云空泡脱落行为.基于WALE模型的计算结果,采用Q准则表达了水翼空化尾迹的旋涡结构,发现空泡的脱落及云状空泡的形成诱发了旋涡产生.

来源：2022年第9期

《排灌机械工程学报》期刊编辑部

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