航空航天工业中的Flefd 3D CFD精度——水翼船上的空化

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迈克克罗格尔特

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发布于1月17日,二千零一十八

在最后一个帖子里,我讨论过喷嘴中的气蚀。对于这个版本,我将讨论外部流动情况下的气蚀现象。

我们在之前的博客中看到了气蚀的定义,总结起来是:当液体中某一点的局部压力低于局部液体的蒸汽压力时
温度,液体经过相变,形成充满液体蒸汽的空腔,并加入溶解在液体中的气体。

在这个验证例子中,我们考虑了在充满水的隧道中,围绕对称水翼的水流的例子上模拟空化的Flefd能力。计算结果与参考文献1的实验数据进行了比较。

问题在二维设置中解决。弦杆C为0.305 m的对称水翼船放置在进水隧道中,迎角为3.5°。正在建模的隧道部分的尺寸如下:长度L=2 m,高度H=0.508 m。计算四次,空化数σ的不同值定义如下:

式中p∞为入口压力,磷V在给定温度(293.2 K)下,饱和水蒸气压力等于2340 Pa,ρ是入口的水密度,u∞是进水口的水流速度(见图1)。

入口边界条件设置为8 m/s的入口速度。在隧道出口处,规定了环境压力,以便通过改变环境压力,可以将空化数调整到所需值。项目流体为打开空化选项的水,不凝性气体的质量分数设为5·10-5。为了更好地解决空化区域,建立了局部初始网格。生成的网格包含大约30000个单元。

以蒸汽体积分数作为可视化参数的切割图形式的定性比较如图2所示。

空化面积的计算长度是由水翼表面上的蒸汽体积分数参数分布作为半高度处的分布宽度得出的。结果如图3所示。

根据参考文献1,“外观清晰”对于较大的空腔长度,空腔的质量会变差。实验数据也证实了不确定度随腔深的增加而增加。考虑到这些因素以及上述比较,我们可以看出,对于大范围的空化数,空化面积的计算长度与实验吻合得很好。

在x/c=0.05的水翼表面进行压力测量,以计算压力系数,定义如下:

该参数的计算值和实验值的比较如图4所示,也显示出很好的一致性。

如果要下载此验证的版本,请单击此处。

Floefd验证示例:水翼船上的空化

参考文献

1。卫斯理H.B.,Spyrosa.K.:水翼船平板空化的实验和计算研究。在第二届联合ASME/JSME流体工程会议和第六届国际激光测速会议上发表。威斯汀度假村,希尔顿黑德岛,SC美国8月13日至18日1995。

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关于Mike Croegaert

迈克克罗格尔特迈克·克罗格特于1988年获得伊利诺伊大学航空航天工程学位。他在卡特彼勒做了5年的液压工程师。1994年,他加入CNH Global(前DMI),担任高级工程师,负责设计和仿真。然后他加入了Mentor图形公司,机械分析部门(原Flowmaster有限公司)作为应用和支持工程师,专攻一维CFD系统仿真在汽车上的应用,航空和发电市场。2004,Mike成为高级产品经理,负责监督Flowmaster产品线的开发和发布。他现在是机械分析部门军事和航空航天行业的行业垂直经理。

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