非定常空化流场结构的实验研究 被引量：12

1

作者 黄彪 王国玉 +1 位作者 王复峰 高德明 《实验力学》 CSCD 北大核心 2011年第4期417-424,共8页

为深入研究非定常空化流场结构,本文用实验方法研究了绕Clark-Y型水翼的非定常空化流动现象。实验在空化水洞中进行,采用高速摄像技术观测了云状空化阶段的非定常空穴形态,并应用粒子成像测速系统(PIV)对绕水翼空化流场的速度场和涡量... 为深入研究非定常空化流场结构,本文用实验方法研究了绕Clark-Y型水翼的非定常空化流动现象。实验在空化水洞中进行,采用高速摄像技术观测了云状空化阶段的非定常空穴形态,并应用粒子成像测速系统(PIV)对绕水翼空化流场的速度场和涡量场等流动特性进行了同步的实验分析。研究表明:空化现象对流场结构有着重要的影响,在无空化和空化状态下,水翼前缘处的速度分布基本相同,但水翼中后部的流场结构存在较大的差异,在空化状态下,水翼中后部存在明显的水汽混相结构,该区域内的速度要低于主流区域,但涡量要大于其它区域,说明该区域存在明显的漩涡结构。在非定常云状空化的一个完整的发展周期中,空穴形态经历了初生-增长-溃灭的准周期过程,水汽混合相和汽相的分布决定了空化区域的形态结构与速度和涡量分布,在空穴的持续生长阶段,水翼中后部流场的低速高涡量区域的影响范围不断增大。在空穴周期型发展的后期,随着反向射流的发展,水翼中后部的流场结构处于强烈的非定常状态,水翼尾部的空化漩涡运动剧烈,空泡内部呈现出更为明显的漩涡结构,直至空泡完全脱落。 展开更多

关键词 非定常空穴形态 高速摄像技术 粒子成像测速系统

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绕水翼非定常空化流场的实验研究 被引量：8

2

作者 黄彪 王国玉 +2 位作者 王复峰 剧冬梅 高德明 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期401-407,共7页

为了研究绕水翼非定常空化流动的流场特性,以Clark-Y型水翼为研究对象,采用粒子成像测速系统(PIV)对不同空化阶段,绕水翼空化流场的形态结构、速度场和涡量场等流动特性进行了实验观测。实验结果表明:绕水翼空化流场在发展过程中,随着... 为了研究绕水翼非定常空化流动的流场特性,以Clark-Y型水翼为研究对象,采用粒子成像测速系统(PIV)对不同空化阶段,绕水翼空化流场的形态结构、速度场和涡量场等流动特性进行了实验观测。实验结果表明:绕水翼空化流场在发展过程中,随着空化数的降低而呈现不同的阶段型特征,主要表现为:空化数决定了非定常流场结构,随着空化数的降低,空化区域逐渐扩大,并出现了大尺度空泡团脱落的非稳定脉动特性;并且,由于空化流场结构的改变,速度分布表现出明显的特性差异,低速高频脉动区域随着空化数的降低而逐渐扩大,该区域的范围基本上对应于空化区域;在空化的各个阶段,涡量主要集中在翼型中、后部的漩涡分离区域内。当处于云状空化阶段时,水汽混合相的频繁转换使得翼型尾缘处的空化漩涡结构逐渐显现,涡量聚集区由最初的涡带转化为大涡量团的分散分布,而且影响区域明显扩大。 展开更多

关键词 流体力学 水翼 非定常空化 数字粒子成像系统

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绕三维水翼非定常空化流动结构的数值与实验研究 被引量：6

3

作者 时素果 王国玉 +1 位作者 袁海涛 王复峰 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2012年第8期346-353,共8页

为了说明非定常空化的流动机理,该文采用数值与实验相结合的方法对绕三维水翼片状和云状空化流动结构进行了研究。实验在高速水洞中进行,采用高速录像技术观测了片状和云状空化阶段的空穴形态。数值计算基于均相流模型,汽液混合区域密... 为了说明非定常空化的流动机理,该文采用数值与实验相结合的方法对绕三维水翼片状和云状空化流动结构进行了研究。实验在高速水洞中进行,采用高速录像技术观测了片状和云状空化阶段的空穴形态。数值计算基于均相流模型,汽液混合区域密度由质量传输方程调节。利用商业软件二次开发技术引入准确描述空化流场非定常特性的FBM湍流模型,进行绕三维水翼的数值模拟,获得了随时间变化的空穴形态、压力和速度分布等流场结构。与实验结果对比发现,数值计算结果与实验基本一致。在片状空化阶段,空穴稳定地附着在水翼表面,只有空穴尾部不断的有小空泡团沿着翼弦方向脱落。在云状空化阶段,清楚得描述了空穴的产生-发展-脱落-溃灭的准周期性变化,并准确地捕捉到空泡脱落时,附着在翼型前端的U型空穴和翼展方向不同强度的反向射流,脱落的空泡由翼型中前部旋涡状脱落。 展开更多

关键词 非定常空化 机理 数值计算 准周期 U型空穴

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绕三维水翼云状空化现象的实验研究 被引量：5

4

作者 时素果 王国玉 +1 位作者 王复峰 高德明 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期105-110,211,共6页

为了研究云状空化阶段空穴发展和脱落的机理,采用实验的方法对绕三维水翼云状空化流动进行了研究。实验在高速水洞中进行,采用高速摄像技术研究了不同空化阶段的空穴形态,并测量了翼型所受的升阻力,并对上述数据进行了频谱分析。结果发... 为了研究云状空化阶段空穴发展和脱落的机理,采用实验的方法对绕三维水翼云状空化流动进行了研究。实验在高速水洞中进行,采用高速摄像技术研究了不同空化阶段的空穴形态,并测量了翼型所受的升阻力,并对上述数据进行了频谱分析。结果发现:在云状空化阶段,观测到空穴的产生-发展-脱落-溃灭的准周期性变化;并捕捉到空泡脱落时附着在翼型前端的U型空穴和翼型方向上不同强度的反向射流;空泡由翼型中前部开始呈漩涡状脱落。将升力通过FFT变换得到了对应的频谱图,得到空穴脱落的频率为24.3Hz。 展开更多

关键词 云状空化 升阻力 频率 U型空穴

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基于密度分域的混合湍流模型的应用与评价 被引量：5

5

作者 黄彪 王国玉 +1 位作者 袁海涛 王复峰 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期1170-1174,共5页

结合数值计算和实验结果评价了一种基于密度分域的混合湍流模型.实验采用高速录像和LDV测量技术观察了绕Clark-y型水翼云状空化随时间的流场结构变化和速度分布.数值模拟中,基于非定常空化的流动现象,建立了一种基于密度分域的混合湍流... 结合数值计算和实验结果评价了一种基于密度分域的混合湍流模型.实验采用高速录像和LDV测量技术观察了绕Clark-y型水翼云状空化随时间的流场结构变化和速度分布.数值模拟中,基于非定常空化的流动现象,建立了一种基于密度分域的混合湍流模型,并分别应用不同的湍流模型计算了绕水翼非定常云状空化流动.通过与实验结果的对比表明,分域湍流模型能够更好地调整流场内的湍流黏性,精确捕捉到空穴形态和空泡脱落的非定常细节,时均流场速度分布与实验值基本吻合. 展开更多

关键词 混合密度 空化流动 湍流黏性

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绕空化器回转体非定常通气空化流动特性的实验研究 被引量：5

6

作者 王复峰 王国玉 +2 位作者 黄彪 胡常莉 刘涛涛 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期333-339,共7页

为了研究绕回转体通气空化流场特性,以带空化器回转体为研究对象,采用实验的方法运用全流场流动显示技术获得了不同条件下的空泡形态、流场结构。研究结果表明:在相同傅汝德数下,空泡形态随通气率的增大而增大,从最初的游离空泡发展成... 为了研究绕回转体通气空化流场特性,以带空化器回转体为研究对象,采用实验的方法运用全流场流动显示技术获得了不同条件下的空泡形态、流场结构。研究结果表明:在相同傅汝德数下,空泡形态随通气率的增大而增大,从最初的游离空泡发展成超空泡,在超空化阶段的显著特点是在主流区和超空化区之间存在着光滑而清晰的分界面,空泡的稳定性增强;在相同通气率下,空泡形态随傅汝德数的增大而减小,由于空泡界面的滑移速度增大,通入的定量气体来不及聚积成大的空泡而被高速来流带到流场的下游,使得泄气量加大;通气空化流场呈现非定常特性,其反向射流的推进速度随通气率的增大而增大。 展开更多

关键词 流体力学 通气空化 回转体 高速全流场流动显示技术

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中央空调表冷器后空气温度自适应PID控制系统建模 被引量：6

7

作者 杨先德 王明菱 +1 位作者 王复峰 卢玉 《湖南理工学院学报（自然科学版）》 CAS 2020年第4期28-34,共7页

工业生产厂房的中央空调表冷器送风段普遍采用普通位置式PID控制方式.这种控制方式的最大缺点是控制过程中锯齿状的波动不仅导致较高的能耗,而且表冷三通阀的频繁启停大大缩减其使用寿命.为了解决这一问题,根据表冷器干工况数学模型中... 工业生产厂房的中央空调表冷器送风段普遍采用普通位置式PID控制方式.这种控制方式的最大缺点是控制过程中锯齿状的波动不仅导致较高的能耗,而且表冷三通阀的频繁启停大大缩减其使用寿命.为了解决这一问题,根据表冷器干工况数学模型中建立的微分方程,在Simulink下建立表冷器物理学仿真模型,提出自适应模糊PID控制的解决方案.实践结果表明,对比位置式PID控制器,自适应模糊PID控制器在控制学标准下各个方面的控制效果更优,在节能环保、延长表冷三通阀的使用寿命等方面作用明显. 展开更多

关键词 中央空调 表冷器 物理学仿真建模 自适应模糊PID控制

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基于代理模型方法的串列泵优化设计 被引量：4

8

作者 赵宇 王国玉 +1 位作者 黄彪 王复峰 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期438-447,454,共11页

针对叶轮机械传统优化设计周期长、优化效率低等不足,提出了一种基于代理模型的优化设计方法,并应用于串列泵的优化设计,分析了关键设计参数对串列泵性能的影响。选择首、次级叶轮叶片安放角和相位角作为优化参数,选择效率和最小轴向截... 针对叶轮机械传统优化设计周期长、优化效率低等不足,提出了一种基于代理模型的优化设计方法,并应用于串列泵的优化设计,分析了关键设计参数对串列泵性能的影响。选择首、次级叶轮叶片安放角和相位角作为优化参数,选择效率和最小轴向截面平均压力系数作为优化设计目标函数,用来表示串列泵的外特性和空化特性。采用不同的方法建立代理模型,并采用敏感度分析方法和Pareto front方法进行参数影响分析和最优点的选取。采用数值计算的方法对优化后的串列泵外特性和空化特性进行验证,得到结论如下:提出的方法可以较好地应用于串列泵的优化设计,优化结果表明串列泵设计流量附近的效率和空化性能均得到提升。首、次级叶轮相位角对串列泵性能影响较小;首、次级叶轮叶片安放角对串列泵效率的敏感度之比和设计的载荷之比相同,首级叶轮叶片安放角是串列泵的空化特性的主要影响因素。 展开更多

关键词 轴流泵 串列叶栅 系统优化设计 代理模型方法 空化特性

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绕带空化器回转体空化流动特性的试验研究 被引量：3

9

作者 王复峰 王国玉 +2 位作者 张敏弟 高德明 付细能 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期920-924,共5页

为推动超空泡在水下兵器减阻领域的应用,采用试验的方法研究了绕超空泡回转体的自然空化流场特性.试验中,采用高速全流场流动显示技术获得了不同空化数下绕回转体的空泡形态,并运用粒子图像测速技术(DPIV)测量了相应工况下流场的时均速... 为推动超空泡在水下兵器减阻领域的应用,采用试验的方法研究了绕超空泡回转体的自然空化流场特性.试验中,采用高速全流场流动显示技术获得了不同空化数下绕回转体的空泡形态,并运用粒子图像测速技术(DPIV)测量了相应工况下流场的时均速度和涡量分布.结果表明:随着空化数的降低,绕回转体空化区域不断增大,不同空化数下的空化区均为低速高湍流脉动区域,该区域的速度远小于主流速度,但存在大的湍流脉动;云状空化阶段,涡量聚集区由头部向后延伸的涡带逐步转化为涡团分布,且区域明显扩大. 展开更多

关键词 空化 回转体 数字式粒子成像测速仪

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基于拉格朗日方法的水翼尾缘非定常涡旋结构研究 被引量：3

10

作者 赵宇 王国玉 +2 位作者 黄彪 吴钦 王复峰 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期666-670,共5页

湍流中涡旋结构的非定常脱落是普遍存在的,其脱落规律的研究具有广泛的工程应用背景,探索有效的涡旋结构预测方法具有重大意义.采用基于拉格朗日体系的有限时间李雅普诺夫指数方法对水翼尾缘附近涡旋结构的非定常发展过程进行研究.采用... 湍流中涡旋结构的非定常脱落是普遍存在的,其脱落规律的研究具有广泛的工程应用背景,探索有效的涡旋结构预测方法具有重大意义.采用基于拉格朗日体系的有限时间李雅普诺夫指数方法对水翼尾缘附近涡旋结构的非定常发展过程进行研究.采用大涡模拟方法对水翼周围湍流场进行计算,通过与实验结果进行对比,验证数值模拟方法的合理性与准确性.并在此基础上,对水翼尾缘的非定常涡旋结构进行分析.结果表明:尾缘涡旋非定常动态行为导致水翼动力特征准周期性波动.有限时间李雅普诺夫指数方法可以准确描述尾缘涡的非定常流动细节,拉格朗日拟序结构可以捕捉水翼尾缘涡旋结构和尾迹涡街结构的边界. 展开更多

关键词 水翼 涡旋结构 拉格朗日拟序结构(LCS) 有限时间李雅普诺夫指数方法(FTLE)

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绕平头回转体空穴的发展及脱落特性研究 被引量：2

11

作者 胡常莉 王国玉 +2 位作者 陈广豪 王复峰 赵静 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期88-95,共8页

综合数值计算及实验技术研究了绕平头回转体的空穴发展及脱落特性。采用流动显示技术观察了绕平头回转体的空穴在不同空化数下的发展及脱落历程,并利用局部时均化湍流模型(PANS)进行了数值计算。研究结果表明:绕平头回转体空穴的发展过... 综合数值计算及实验技术研究了绕平头回转体的空穴发展及脱落特性。采用流动显示技术观察了绕平头回转体的空穴在不同空化数下的发展及脱落历程,并利用局部时均化湍流模型(PANS)进行了数值计算。研究结果表明:绕平头回转体空穴的发展过程和空泡的脱落细节均随空化数的不同而呈现出明显的差异;空化数较大时,空穴发展及脱落没有准周期性,空化数越小,空穴的发展周期越长,脱落空泡的尺度越小;绕平头回转体的空泡准周期性脱落过程主要包括空穴断裂与空泡脱落两个过程;空穴断裂的位置大约位于距回转体肩部0.3D(D为回转体直径)处,由于反向射流的作用使空穴的断裂呈U型涡状;在一定的空化条件下,绕平头回转体的空化由于断裂和融合两个过程的存在,将使空穴在发展过程中呈现更加稳定性的特征。 展开更多

关键词 流体力学 平头回转体 空穴断裂 空泡脱落

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绕空化器回转体通气空泡流态特征实验研究 被引量：1

12

作者 刘影 段忠平 +4 位作者 刘涛涛 吴钦 王复峰 黄彪 田高翔 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期74-81,共8页

为了研究通气空泡流态的转变机制,本文采用高速摄影技术对绕空化器回转体通气空泡的流场结构进行了观测,分析了通气率和空化器尺寸对通气空泡流态的影响。结果表明:随通气率的增大,空泡的发展过程整体可分为3个特征阶段,即快速增长阶段... 为了研究通气空泡流态的转变机制,本文采用高速摄影技术对绕空化器回转体通气空泡的流场结构进行了观测,分析了通气率和空化器尺寸对通气空泡流态的影响。结果表明:随通气率的增大,空泡的发展过程整体可分为3个特征阶段,即快速增长阶段、缓慢增长阶段和相对稳定阶段。通气率的增大引起空泡不对称性加剧,空泡尾部泄气方式由回射流泄气逐渐转变为双涡管泄气,空泡的形态由泡沫状逐渐发展为完全透明的稳定超空泡。相比于小尺度空化器模型,相同傅汝德数条件下,大尺度空化器模型下形成连续透明空泡的最小通气量增大,各空泡形态分布区域和空泡发展趋势也发生改变。 展开更多

关键词 通气空化 空化器 回转体 高速摄影技术 泄气方式

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基于拉格朗日方法的非定常空化流动研究 被引量：1

13

作者 赵宇 王国玉 +2 位作者 黄彪 吴钦 王复峰 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2015年第9期222-228,共7页

采用基于拉格朗日体系的有限时间李雅普诺夫指数、拉格朗日拟序结构和粒子追踪方法对绕水翼典型非定常云状空化流场进行研究。采用计算流体动力学方法获得空化流场数据数值,湍流模型采用经典大涡模拟方法,空化相变过程采用基于相间质量... 采用基于拉格朗日体系的有限时间李雅普诺夫指数、拉格朗日拟序结构和粒子追踪方法对绕水翼典型非定常云状空化流场进行研究。采用计算流体动力学方法获得空化流场数据数值,湍流模型采用经典大涡模拟方法,空化相变过程采用基于相间质量传输的Zwart模型进行处理。根据有限时间李雅普诺夫指数分布在空化核心区域定义了前缘拟序结构和尾缘拟序结构。在不同的空化发展阶段,两种拟序结构相互作用并呈现不同的分布规律,揭示不同空化发展阶段的典型流场结构。 展开更多

关键词 空化 非定常 有限时间李雅普诺夫指数 拉格朗日拟序结构 粒子追踪

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绕平头回转体初生空化的实验与数值研究

14

作者 胡常莉 王国玉 +1 位作者 陈广豪 王复峰 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2014年第1期19-27,共9页

综合应用实验与数值方法研究了绕平头回转体的初生空化。采用流动显示技术观察了绕平头回转体初生空穴的发展历程;数值计算采用一种RANS/LES的混合局部时均化湍流模型(PANS)。研究结果表明:初生空穴均发生在绕平头回转体的肩部分离旋涡... 综合应用实验与数值方法研究了绕平头回转体的初生空化。采用流动显示技术观察了绕平头回转体初生空穴的发展历程;数值计算采用一种RANS/LES的混合局部时均化湍流模型(PANS)。研究结果表明:初生空穴均发生在绕平头回转体的肩部分离旋涡区域,其形态呈和三维旋涡结构相关的纺锤状;伴随流场中旋涡运动,空穴自身也作着旋转运动且旋转轴即为纺锤状的长轴;绕平头回转体的初生空穴向下游运动的速度远小于主流速度。实验及数值结果均表明,从空化初生到溃灭的过程中,游离空穴随着主流向下游运动,在该研究中运动速度仅约为主流速度的10%-40%。 展开更多

关键词 平头回转体 初生空化 旋涡特性

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通气空化多相流动特性的实验与数值研究 被引量：5

15

作者 王复峰 王国玉 +2 位作者 黄彪 王志英 赵宇 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2016年第9期220-226,234,共8页

为了进一步分析通气空化多相流的特性,采用实验和数值模拟相结合的方法,对绕带空化器回转体的通气两相流动和通气三相流动的结构进行了对比分析。实验中采用高速全流场流动显示技术获得了通气空化多相流动的空泡形态;数值模拟中采用滤... 为了进一步分析通气空化多相流的特性,采用实验和数值模拟相结合的方法,对绕带空化器回转体的通气两相流动和通气三相流动的结构进行了对比分析。实验中采用高速全流场流动显示技术获得了通气空化多相流动的空泡形态;数值模拟中采用滤波器湍流模型(FBM)进行了数值计算,获得了空泡形态和流线分布,数值模拟获得的空泡形态与实验一致。结果表明,由于空化数的不同,在相同通气率下,绕回转体通气空化三相流动的空泡形态不同于通气两相流动;同时空泡的非定常行为也发生了大的变化。 展开更多

关键词 回转体 通气空化 多相流动 空泡形态 数值模拟

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带空化器回转体空化流场研究 被引量：3

16

作者 王复峰 王国玉 +2 位作者 张敏弟 黄彪 刘涛涛 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期959-964,共6页

为深入研究绕带空化器回转体的空化流场结构,采用试验和数值模拟的方法对带不同尺度空化器回转体的空化流动进行了研究。运用高速全流场流动显示技术获得了不同空化数下绕回转体的空泡形态,运用粒子图像测速技术(DPIV)测量了相应工况下... 为深入研究绕带空化器回转体的空化流场结构,采用试验和数值模拟的方法对带不同尺度空化器回转体的空化流动进行了研究。运用高速全流场流动显示技术获得了不同空化数下绕回转体的空泡形态,运用粒子图像测速技术(DPIV)测量了相应工况下流场的时均速度和时均涡量分布。研究结果表明:空化器尺度对绕回转体空化流动有重要影响,对于自然空化,不同尺度空化器初生空化数不同,空化器越大越有利于空化的产生,并有利于空泡的发展;对于通气空化,在相同通气率下,绕小尺度空化器回转体产生的空泡长度大于绕大尺度空化器回转体的泡长,且绕小尺度空化器回转体容易达到稳定的超空泡状态。这是由于在大空化器后部流动分离明显,存在更加复杂的漩涡运动,从而不容易产生稳定的空泡。在相同通气率和傅汝德数下,绕带不同空化器的回转体形成的空泡形态不同,空泡的脱落方式和周期也不同。 展开更多

关键词 空化器 回转体 通气空化 空化流场 数值模拟 粒子图像测速技术

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非均相流模型在绕回转体通气空化流动计算中的应用 被引量：3

17

作者 王复峰 王国玉 +2 位作者 尤天庆 黄彪 郭百森 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期18-24,共7页

结合水洞实验,研究了非均相流模型在通气空化流场计算中的应用。分别采用均相和非均相流模型对绕带空化器回转体的通气空化流场进行了数值计算,并与实验结果进行了对比,结果表明:非均相流模型由于充分考虑到相间界面及其相互作用,较应... 结合水洞实验,研究了非均相流模型在通气空化流场计算中的应用。分别采用均相和非均相流模型对绕带空化器回转体的通气空化流场进行了数值计算,并与实验结果进行了对比,结果表明:非均相流模型由于充分考虑到相间界面及其相互作用,较应用均相流模型,能够更准确地模拟绕带空化器回转体的通气空化流动的空泡形态和通气空化流场的非定常特性和空泡区域的速度分布,更好地捕捉到空化区域内反向射流运动的非定常过程。 展开更多

关键词 非均相流模型 空化器 回转体 通气空化 数值计算

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