| 空化对叶顶间隙泄漏涡演变特性及特征参数影响的大涡模拟研究 |
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| 引用本文： | 程怀玉, 季斌, 龙新平, 槐文信. 空化对叶顶间隙泄漏涡演变特性及特征参数影响的大涡模拟研究[J]. 力学学报, 2021, 53(5): 1268-1287. DOI: 10.6052/0459-1879-20-415 |
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| 作者姓名： | 程怀玉 季斌 龙新平 槐文信 |
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| 作者单位： | 武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室, 武汉430072 |
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| 基金项目： | 1)国家自然科学基金(51822903);国家自然科学基金(51576143);国家自然科学基金(11772305);中国博士后科学基金(2020M682471) |
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| 摘 要： | 利用大涡模拟方法及一个考虑气核效应的欧拉$\!-\!$拉格朗日新空化模型, 对绕NACA0009水翼叶顶间隙泄漏涡(top-leakage vortex, TLV)及其空化流动开展了高精度的模拟, 结果显示数值模拟与实验吻合较好. 在此基础上进一步讨论了不同间隙大小对TLV空化的演变行为及其发生前后TLV强度、气核分布以及切向速度分布等特征参数的变化规律, 分析了TLV空化对TLV演变行为及其特征参数的影响机制. 结果表明, 空化发生后, TLV的强度主要受片空化演变行为的影响, TLV空化对其自身强度的影响较小. 此外, 间隙越小, 片空化越不稳定, TLV的强度也会呈现相应的准周期性波动. 随着间隙的逐渐增大, 片空化强度逐渐减小, 其不稳定性也逐步减弱, TLV强度逐渐恢复至无空化时的水平, 其波动也会逐渐减小. 空化对涡心处气核分布会产生较为明显的影响, 其影响程度取决于空化发生后TLV在空间上的稳定性以及TLV空化的强度. 此外, 空化发生后, TLV半径会在一定程度上增大, 且在空化区域外围形成``类刚体旋转'的切向速度分布特性, 其形成原因主要是空化生长引起的膨胀过程以及流动的黏性作用.
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| 关 键 词： | 空化 叶顶间隙泄漏涡 空化模型 气核 |
| 收稿时间： | 2020-12-04 |
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