二维水翼空化流动：FCM与Z-G-B模型的比较与应用

本文主要探讨了两种空化模型——Singhal全空化模型（FCM）和Zwart-Gerber-Belamri（Z-G-B）在二维水翼空化流动中的应用。针对攻角为6.5°的NACA66型水翼，研究者使用数值模拟方法，结合混合多相流模型和空化模型，对这两种模型预测的翼型表面压力分布、升阻系数以及流场结构进行了深入对比和分析。 FCM在计算过程中，不凝结气体质量分数起着关键作用。研究发现，随着不凝结气体质量分数的减少，空化区的长度也随之缩短。这意味着在实际应用中，需要精确控制这些参数以获得更准确的结果。另一方面，Z-G-B空化模型则强调蒸发系数和凝结系数的影响。这些系数直接影响到气泡的形成、生长和消失过程，从而对整个空化流动特性有显著影响。 尽管每种模型都有其特定的敏感性，但通过合理选择经验系数，两种空化模型都能够提供相对满意的空化流动预测。这种方法不仅节省了实体模型试验的时间和成本，而且能够深入理解空化现象背后的复杂物理过程，对于优化水利机械的设计和性能评估具有重要意义。 论文的研究背景显示，空化现象在高速旋转的水利设备中尤为常见，如泵、螺旋桨和水翼，其对设备性能的影响不容忽视。传统的模型试验方法由于设施成本高、周期长，逐渐被计算流体动力学（CFD）所取代。空化现象的研究属于多相流计算的一部分，利用CFD技术可以更有效地模拟和理解这个复杂的过程。 本研究的结果为设计和优化二维水翼等水利设备提供了有价值的数据支持，同时也为后续的空化模型改进和多相流计算方法的进一步发展奠定了基础。未来的研究可能集中在如何进一步提高空化模型的精度，特别是针对不同工况和材料特性的适应性，以及如何将这些模型与实验数据更加紧密地结合，以实现更精确的空化预测。