梢涡空化研究：改进VOF模型与湍流模型在CFD中的应用

"梢涡空化CFD数值方法的研究，主要关注椭圆形水翼的梢涡空化特性，采用雷诺平均N-S方程和改进的VOF模型，结合代数雷诺应力模型进行湍流模拟。计算中通过加密梢涡处的网格减少离散误差，并应用旋转和曲率修正方法提高预报精度。该研究比较了修正和未修正的湍流模型在模拟梢涡内部速度分布和消失空泡数方面的效果，发现修正后的模型更接近实验结果。" 这篇论文是工程技术领域的学术研究，主要探讨了梢涡空化这一现象的计算流体动力学(CFD)数值模拟方法。梢涡空化发生在水翼或其他流体动力学结构的末端，是由于流速变化引起的局部压力降低，可能导致空泡形成，影响结构性能。研究者运用雷诺平均Navier-Stokes (RANS)方程来描述流体的连续流动，这是一种常用于处理湍流问题的方法。同时，他们采用了改进的体积分数(VOF)模型，该模型能够有效地追踪流体界面，对于空化现象的模拟尤为关键。 在湍流建模方面，论文采用的是代数雷诺应力模型，这种模型简化了雷诺应力项的计算，适合于工程应用。为了提高计算的精确性，研究人员在梢涡区域加密了网格，以减少网格离散带来的误差。此外，他们还引入了旋转和曲率修正方法，这些修正能够更准确地模拟梢涡涡核内的旋转效应和流线曲率影响，从而提高预报的准确性。 对比修正和未修正的湍流模型，结果显示修正后的模型在预测梢涡内的湍流粘性耗散上更加准确，与实验数据有更好的一致性。而未修正的模型则可能过高地估计了这些损耗，导致预报偏差。进一步，研究人员利用改进的VOF模型预测了梢涡空化的消失空泡数，计算结果与实验测量值相符合，验证了所采用方法的有效性。 这篇论文为理解和预测梢涡空化提供了一种有效的数值工具，对于优化水翼设计、减轻空化影响以及提升流体动力学结构的性能具有重要意义。其贡献在于提出并应用了旋转和曲率修正的湍流模型，这可以为类似问题的CFD模拟提供有价值的参考。