分域混合湍流模型在非定常空化流动中的应用与比较

"这篇论文是2010年北京理工大学学报上发表的一篇科研成果，作者包括黄彪、王国玉、袁海涛和王复峰。文章主要研究了一种基于密度分域的混合湍流模型在处理非定常云状空化流动问题中的应用与效果评估。" 在流体力学领域，湍流模型是用来描述和预测复杂流动中无序运动的一种数学工具。传统的湍流模型往往难以准确捕捉到某些特定流动现象，如空化流动。空化是指在液体中由于压力降低导致液体局部区域气泡形成的现象，它在航空航天、船舶设计以及水力工程等领域有着重要影响。特别是在高速流动或高压差条件下，空化的非定常特性使得流动预测变得尤为困难。 该论文提出的基于密度分域的混合湍流模型，是针对非定常空化流动的特异性而设计的。模型的关键在于根据流场中密度的变化来划分和调整湍流黏性，这使得模型能够更适应空化流动中快速变化的物理条件。实验部分采用了高速录像和激光多普勒测速仪（LDV）对Clark-y型水翼周围的空化流动进行了细致的观测，获取了流场结构和速度分布的数据。 数值模拟方面，研究人员使用了不同的湍流模型来计算绕水翼的非定常云状空化流动，然后将这些结果与实验数据进行对比。结果表明，基于密度分域的混合湍流模型能更有效地模拟流场内的湍流行为，尤其是在描绘空穴形态和空泡脱落的动态过程上，其精度显著提高。此外，模型计算得到的时均流场速度分布与实验测量值具有良好的一致性，这验证了该模型在处理这类复杂流动问题上的优越性。 关键词包括“混合密度”、“空化流动”和“湍流黏性”，这些关键词揭示了研究的核心内容，即通过混合湍流模型处理密度变化显著且包含空化的流动问题，特别是关注模型在调整湍流性质方面的性能。 这篇论文为理解和模拟非定常空化流动提供了一种新的有效工具，对于提升相关工程设计的准确性具有重要意义。其贡献在于开发了一种更加适应复杂流动条件的湍流模型，并通过实验与数值模拟的结合，验证了模型的适用性和准确性。这一研究对于未来在空化流动研究及相关的工程应用中，优化设计和预测流动行为具有参考价值。