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基于OpenFOAM的空化流动研究
| 论文题名： | 基于OpenFOAM的空化流动研究 |
| 关键词： | 绕二维水翼;空化流动特性;湍流模型;计算机仿真 |
| 摘要： | 空化是一种广泛存在于各种水力机械中的流动现象，其本质是从水到水蒸气的相变，早期对空化现象的研究主要采用势流方法和实验技术，随着计算机技术的发展，越来越多的研究人员采用数值仿真技术来研究绕不同物体的空化流动。本文主要采用开源OpenFOAM软件的数值仿真技术完成了三个方面的工作：研究了不同的湍流模型和空化模型对绕二维水翼空化流动的预报能力，计算了不同空化数条件下绕二维水翼的定常流动和非定常流动，模拟了绕三维扭翼的非定常空化流动。 首先划分了三种不同的网格，对比了网格对空化流动数值仿真结果的影响，研究了网格对流场的速度场、粘度分布、尾迹以及水翼表面的压力分布和受到的升力与阻力的影响，结果发现在翼型表面布置400个网格比较合理。用验证后的网格考核了湍流模型和空化模型对数值仿真结果的影响，分析了翼型受到的流体动力特性和流场物理参数的变化规律，结果显示Standard k-ε模型和Schnerr空化模型能较好地模拟空化流动。 采用Standard k-ε湍流模型和Schnerr空化模型，研究了绕二维NACA0009翼型的定常空化流动和绕二维NACA0015翼型的非定常空化流动。计算了空化数为0.3、0.45、0.6、0.65、0.75、0.8、0.85、0.9、1.0和1.2等10个流动工况下绕NACA0009翼型的空化绕流，分析了翼型受到的升力、阻力和吸力面的空泡形态随空化数的变化规律。计算了攻角为8°、空化数为0.8时绕NACA0015翼型的空化绕流，结果表明绕流场的速度场、压力场和空泡形态等物理参数均呈现周期性的变化。 最后结合实验数据建立了三维Twist11N扭翼的数值计算模型，研究了绕Twist11N扭翼的全沾湿流动和空化流动，分析了绕流场的流场特性和扭翼的水动力特性。通过对比分析，研究了空化数对绕Twist11N扭翼空化流动的影响，结果表明随着空化数的增大，空泡在流向的长度变短，在展向的宽度变窄。 |
| 作者： | 程瑜 |
| 专业： | 航天工程 |
| 导师： | 王聪 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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