王国玉
,
顾玲燕
,
张博
,
余志毅
工程热物理学报
为了研究初生空化流动形态及其紊流流场结构,采用高速录像技术观察了绕Clark-Y型水翼初生空化的空化形态,应用LDV分别测量了无空化和初生空化条件下的紊流流场分布.结果表明,绕水翼小攻角无分离流动区域的初生空化形态呈游离发夹涡型空泡团结构,但其具有和单泡相同的发展过程;初生空化和无空化紊流流场的速度和紊流强度没有发现有规律性的差异,初生游离型空穴的形成与发展过程,对雷诺平均流场没有显著的影响.
关键词:
初生空化
,
紊流流动
,
高速录像
,
LDV
张博
,
王国玉
,
李向宾
,
韩占忠
工程热物理学报
采用数值与实验相结合的方法研究了水翼片状空化流动结构.实验采用高速录像技术观察了片状卒泡形态,应用LDV测量了翼型周围的湍动能和速度分布;采用N-S方程和基于空泡动力学方程的空化模型计算了绕水翼片状空化流场.结果表明:在片状空化阶段,翼型吸力面上附着很薄的一层透明空泡,空泡彤态呈现于指状;随着空化数的减少,空泡尾部水汽交界面相互作用增强,并且空泡尾部出现大的旋涡,影响了空泡尾部区域压力和速度分布,片状空泡尾部的水汽混合区出现不稳定现象,同时存在小的空泡团脱落.数值模拟得到的水翼片状空化流动现象和实验观察到的结果基本一致,验证了计算模型和数值方法的可靠性.
关键词:
片状空化
,
流动结构
,
数值模拟
张博
,
王国玉
,
黄彪
,
张敏弟
工程热物理学报
采用实验的方法研究了栅中水翼的空化水动力特性.实验在空化水洞中完成,采用高速摄像技术观测了不同空化阶段的空穴形态,并测量了栅中水翼所受的升阻力.结果表明:在空化没有发生时,栅中水翼所受升阻力随雷诺数的增加而增大;当空化产生时,不同的雷诺数下栅中水翼空化动力特性随a/2a的变化趋势一致;在相同的雷诺数下,当4>σ/2α>2.8时,栅中水翼升力系数变化的频率基本不随σ/2α改变,最大空穴长度小于水翼弦长,此时St=0.11;当σ/2α<2.8时,栅中水翼升力系数变化的频率增加,对应的St=0.28.
关键词:
栅中水翼
,
空化
,
动力特性
张敏弟
,
郭善刚
,
邵峰
,
王国玉
工程热物理学报
本文采用高速全流场显示技术、片光源流动显示技术和应变式测力系统相结合研究了圆盘空化器模型的流场.结果表明:随着来流速度增加,绕圆盘流动经过无空化到初生空化的过渡过程后,出现了初生空化、带状空化和团状空化等不同空化阶段;绕圆盘流动阻力系数不断减小,出现了空化后阻力变化梯度降低;绕空化器的流场波动幅度不断加大,但空化器所受阻力主频基本稳定.
关键词:
空化流动
,
圆盘空化器
,
高速全流场显示技术
,
片光源流动显示技术
,
应变测力技术
张震
,
王国玉
,
刘淑艳
,
韩占忠
,
张敏弟
,
陈荣鑫
工程热物理学报
采用数值计算的方法,研究了轴流喷水推进器泵级模型的内部三维紊流流场和性能.计算针对泵级的进口到喷水推进器的出口进行,包括进水区域、叶轮、导流壳区域的泵级整个流道.采用结构网格对计算区域进行剖分,应用NUMECA软件对控制方程进行求解.选用Spalart-Allmaras一方程素流模型,使用时间推进法计算流场中的流动参数.并根据流场计算结果对泵级的流量-扬程特性和流量-效率特性进行了预测.计算与实验结果对比表明,二者取得了较好的一致,说明采用的计算方法具有较好的可信性及较高的计算精度.根据流场计算结果,对泵级的性能进行了分析.
关键词:
轴流泵级
,
三维素流流动
,
泵级特性
王国玉
,
吴炯杨
,
李向宾
,
史维
,
韩占忠
,
张敏弟
工程热物理学报
本文介绍了一种空化紊流流动的数值计算模型,并计算了射流放水阀内部的空化流动现象.该模型基于均相平衡模型和液相与汽相传输方程,基本方程采用N-S方程,空化模型采用Kunz等提出的汽液质量转换模型.紊流封闭采用标准的k-ε紊流模型;稳定流动计算采用扩展的SIMPLE压力修正方法,非稳定计算采用PISO算法.为评价该数值模型,计算了绕射流放水阀的空化流动,并与实验结果进行了对比,计算结果与实验结果取得较好的一致,说明该流动模型和计算方法是可靠的.
关键词:
空化紊流流动
,
数值计算
,
质量传输模型
张敏弟
,
王国玉
,
张建波
,
高德明
工程热物理学报
采用高速全流场显示技术和DPIV对空化水翼近壁处的空化云流动形态和运动机理进行了讨论.结果表明:绕Hydronautics翼型的空化云运动是一个准周期性过程:稳定空泡团初生在翼型前部,向翼型后部发展布满整个翼面,在翼型后缘出现汽泡团旋涡,伴随反向运动,最终向下游脱落.当前条件下空泡团旋涡脱落周期约为74 ms.空化区与主流区的交界面上存在较大的速度梯度,一组对涡出现在翼型尾部处交界面上.此外,采用以空泡为示踪粒子的DPIV能够对空化流动流速分布进行有效测量.
关键词:
空化
,
Hydronautics水翼
,
高速全流场显示技术
,
DPIV
张晓英
,
王国玉
,
余志毅
,
韩占忠
工程热物理学报
采用CFD数值模拟的方法对斜流泵级内部三维紊流流场进行计算,预测了其效率-流量、扬程-流量特性,并与实验结果进行了对比验证.根据得到的流场结果,通过斜流泵级水力尺寸改进-数值模拟分析的循环工作,在最终改进的斜流泵级预测流场中减少了泵内流场的漩涡运动,避免了出口回流的产生,削弱了叶顶间隙泄漏涡,提高了斜流泵级的效率,改进了能量特性,得到了斜流泵级改进前后流场与效率的对比.
关键词:
斜流泵级
,
CFD数值模拟
,
性能改进
李向宾
,
王国玉
,
张敏弟
,
鲁君瑞
工程热物理学报
为了解hydronautics超空化水翼的绕流流场特性,采用高速摄像机等流动显示设备,在空化水洞中针对此种超空化水翼进行了一系列绕流流场显示实验.实验结果表明,绕这种超空化水翼的空化形成与发展,均与产生于翼型前端(吸力面)和尾端(压力面)的旋涡或二者的结合体:空化涡街有关;空化数的大小,决定了空化涡街形成与溃灭的不同特征;当空化数较低时,涡街中空化旋涡的扩张形成了闭合的超空化区域.
关键词:
hydronautics超空化水翼
,
空化涡街
,
高速录像
张敏弟
,
王国玉
,
董子桥
,
李向宾
,
张博
,
高德明
工程热物理学报
采用高速全流场显示技术分别观测了绕超空化水翼和Clark-Y型水翼的云状空化.结果表明:绕超空化水翼和Clark-Y型水翼的云状空化具有相同的变化过程,即:生成、成长、膨胀、脱落和消失溃灭五种状态,两种空化云流动都具有明显的脱落周期和脱落轨迹.在翼型尾部存在的反方向射流,致使空化旋涡脱落;尽管模型尺度、来流速度和空化数基本相同,但由于超空化水翼与Clark-Y型水翼断面形状不同,使翼型尾部的反方向射流强度不同,故与来流相互作用强度不同,导致绕两种水翼的空化云脱落周期不同.在本文实验条件下,绕超空化水翼空化云和Clark-Y型水翼空化云的脱落频率分别为13.5 Hz和19 Hz.
关键词:
高速全流场显示技术
,
水翼
,
空化云
