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非定常空化流动涡旋运动及其流体动力特性
  • ISSN号:0459-1879
  • 期刊名称:《力学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O357.5[理学—流体力学;理学—力学]
  • 作者机构:[1]北京理工大学机械与车辆学院,北京100081
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51239005,9876543).
中文摘要:

采用大涡模拟方法对绕水翼云状空化的水动力特性和非定常流场结构进行研究.基于实验结果对数值方法进行验证,分析空化与流场内部涡旋结构之间的相互作用以及对水翼动力特性的影响.研究结果表明:大涡模拟方法可以准确模拟绕水翼流动的非定常过程.在无空化条件下,升阻力系数存在斯特劳哈数St=0.85的主频波动,这是由水翼尾部涡旋结构的发展脱落引起的;在云状空化条件下,升阻力系数存在St=0.34的高能量密度低频波动,这是由大规模云状空泡团的发展和脱落引起的;云状空化阶段的升阻力系数在St=0.5—1.5的范围内都存在较高的波动,这是由于空化现象对水翼尾缘涡旋结构的发展和脱落产生影响,在不同发展阶段,空化现象不同程度地降低尾缘涡旋结构脱落频率.

英文摘要:

Studies are presented for a Clark-Y hydrofoil fixed at an attack angle of α = 8° at a moderate Reynolds number, Re = 7 × 10^5, for both noncavitating and sheet/cloud cavitating conditions. The numerical simulations are performed via the commercial code CFX using a transport equation-based cavitation model, and the turbulence model utilizes the large eddy simulation (LES) approach with a classical eddy viscosity subgrid-scale turbulence model. The results show that numerical predictions are capable of capturing the initiation of the cavity, growth toward the trailing edge, and subsequent shedding, in accordance with the quantitative features observed in the experiment. The primary frequency, S t = 0.85, of the hydrodynamic fluctuations can be observed for noncavitation. It is induced by the shedding of the vortex structures at the trailing edge of the hydrofoil. The primary frequency, S t = 0.34, of the hydrodynamic fluctuations is induced by the growing up and shedding of the cavity, which can be observed for sheet/cloud cavitation. At the same time, some medium amplitude peaks are observed ranking from S t = 0.5 to S t = 1.5. These are due to the divergence influences from cavitation in different phases. These influences may lead to changes of vortex shedding frequencies at the trailing edge of the hydrofoil.

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期刊信息
  • 《力学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国力学学会 中国科学院力学研究所
  • 主编:魏悦广
  • 地址:北京市海淀区北四环西路15号中科院力学所内《力学学报》
  • 邮编:100190
  • 邮箱:lxxb@cstam.org.cn
  • 电话:010-62536271
  • 国际标准刊号:ISSN:0459-1879
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2062/O3
  • 邮发代号:2-814
  • 获奖情况:
  • 1992年首届自然科技期刊一等奖,1996年国家自然科技期刊二等奖,2000年首届国家期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国数学评论(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:13332