空化条件下栅中水翼动力特性对比研究

本文主要探讨了"栅中水翼的空化流体动力特性"这一主题，由作者时素果、余志毅和俞启东合作完成，他们隶属于北京理工大学机械与车辆工程学院。研究采用数值模拟的方法对在空化条件下的水翼和栅中水翼的水动力特性进行了深入对比分析。作者选择了Clark-y水翼作为研究对象，这是一种常见的水下推进器设计。 在计算过程中，他们采用了雷利-普莱塞特方程为基础的Kubota空化模型来模拟空化现象，这是一种广泛应用于预测气泡在流体中生长和破灭过程的经典模型。同时，为了处理湍流效应，他们采用了基于滤波器的混合湍流模型，这种模型能够有效捕捉到湍流流动中的复杂行为。 计算结果的准确性得到了实验数据的支持，通过对比分析，研究发现栅中水翼相比于传统的水翼，其吸力面的低压区域和压力面的高压区域有所缩小，导致平均升力系数有所减小。这反映了栅中结构对空化流体动力学的影响，使得升力分布更为均匀，可能会影响整体性能和稳定性。 此外，栅中水翼的升阻力变化周期相较于水翼明显变长，波动范围也有所增大，这可能意味着栅中设计在空化条件下可能会呈现出更显著的动态响应特性。这些发现对于理解和优化水下航行器的设计，特别是在深海环境或高速航行中，具有重要的工程价值。 总结来说，本研究通过数值模拟揭示了栅中水翼在空化条件下的独特流体动力特性，为相关领域的设计和优化提供了宝贵的数据支持，同时也为进一步的理论研究和实际应用奠定了基础。关键词包括"栅中水翼"、"空化"、"滤波器模型"以及"动力特性"，显示出研究的学术价值和实用意义。