原文传递
表面活性减阻剂对绕水翼空化流动特性的影响研究
| 论文题名： | 表面活性减阻剂对绕水翼空化流动特性的影响研究 |
| 关键词： | 水翼;空化流动;表面活性减阻剂;数值模拟 |
| 摘要： | 水翼云空化具有强烈的非定常特性，且易产生振动、噪声及空蚀，同时会增大航行阻力。有学者提出可以采用减小液体表面张力的方法促进绕水翼的空化流动快速达到超空化状态，从而减小水翼在航行时的阻力，同时表面活性减阻剂溶液还具有湍流减阻效应。因此本文研究表面活性减阻剂溶液对绕水翼空化流动特性的影响。 首先，进行了绕二维水翼空化流动的数值模拟研究。探究不同攻角和空化数下表面活性减阻剂溶液对绕水翼空化流动的特性影响，以及分析了通过狭缝注入表面活性减阻剂溶液对绕水翼云空化流动特性的影响。发现了表面活性减阻剂溶液中空泡脱落较水中空泡脱落更快，通过狭缝注入表面活性减阻剂溶液的绕水翼云空化空泡脱落周期最小，这说明通过改变局部流体物性，对云空化的发展具有促进作用。 其次，进行了绕三维水翼空化流动的数值模拟研究。在绕三维水翼空化流动中，比较分析了水中、表面活性减阻剂溶液中和通过狭缝注入表面活性减阻剂绕水翼空化空泡形态演化规律。发现了三种情况下绕水翼空化流动空泡演化过程总体相似，但具体到每一阶段空泡形态又有所不同，总的来说表面活性减阻剂溶液中的较水中的空泡演化更为超前，进程更快。并对三种情况下的阻力特性进行了分析比较，表面活性减阻剂溶液和通过狭缝注入表面活性减阻剂溶液均微弱减小了水翼的阻力，这是由于表面活性减阻剂溶液本身具有湍流减阻效应。 最后，进行了绕三维水翼空化流动的涡结构和空化-涡结构相互作用分析。采用Q方法对水中绕水翼空化、表面活性减阻剂溶液中绕水翼空化及注入表面活性减阻剂溶液绕水翼空化的涡结构特征进行了分析和比较，表面活性减阻剂溶液对小尺度涡有抑制作用。同时，采用涡量输运方程对三种情况下的涡量分布进行了比较，得出了三种情况下，溶液中云空泡脱落区涡拉伸项和涡膨胀项的程度最高，空泡破碎的最为明显。这是因为表面活性剂降低了水的表面张力，促进沸腾的产生以及强化传热，在相同条件下使水中的汽化核心明显增多，利于空泡的生长，对空泡的溃灭有积极作用。 |
| 作者： | 王顺 |
| 专业： | 航天工程 |
| 导师： | 王璐;孟伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2021 |
检索历史
应用推荐
