滤波器湍流模型在空化流动计算中的应用探讨

"滤波器湍流模型在空化流动计算中的应用研究，余志毅，张淑丽，时素果，张博，王国玉" 在空化流动计算中，滤波器湍流模型（FBM）是一种先进的数值模拟工具，用于理解和预测液体中的空化现象。空化是指在液体中因压力降低而形成气泡的现象，它在许多工程领域，如水力机械、船舶推进和热交换器设计中都具有重要意义。FBM模型是针对传统湍流模型在处理空化流动中的不足而发展起来的一种改进方法。 该研究由北京理工大学机械与车辆工程学院的学者们进行，他们以水翼绕栅流动为例，探讨了FBM模型在空化流动计算中的具体应用。在FBM模型中，关键在于选择合适的滤波器尺寸，这直接影响到模型对湍流特性的描述精度。研究者以水翼附近加密网格区域的最大网格尺度为基础，选取了四种不同的滤波器尺寸，以此来研究不同滤波器尺寸对空化流动的影响。 通过对比水洞实验数据和标准k-ε模型的结果，研究人员分析了滤波器尺寸对空泡形态和阻力预测的影响。他们的发现表明，滤波函数主要作用于翼形尾部的空泡脱落区，通过对湍流粘度的修正来影响空化的动态行为。滤波尺寸的选择直接影响修正的幅度，较小的滤波尺寸会带来更大的修正效果。 然而，过小的滤波尺寸可能导致模型过度敏感，因此，研究建议选择一个比加密区最大网格尺度稍大的滤波器尺寸，以确保模型能够有效地捕捉到湍流尺度，同时避免过度细化导致的计算不稳定。这种策略有助于在保持计算效率的同时提高预测的准确性。 关键词：滤波器；湍流模型；空化流动；湍流粘度；中图分类号：TV131.32；文献标识码：A FBM模型通过采用适当的滤波器尺寸，能够在空化流动计算中提供更精确的流动和空化特性预测，这对于优化设计和理解复杂的空化流动问题具有重大价值。这种模型的应用对于工程实践中的空化问题控制和减小相关设备的能耗具有重要的指导意义。