CFX二次开发下的水气密度比对空化流计算影响研究

本文探讨了空化模型中水气最大密度比对空化流动计算的重要影响，由张光建和施卫东两位学者合作完成，他们利用商业软件CFX的二次开发技术，将滤波器湍流模型（Filter-Based Model，简称FBM）融入该软件。他们针对2维Clark-y水翼的空化流动进行了数值模拟，通过对比实验结果，研究了不同最大密度比对片状空化和云空化现象的影响。 在初始的研究中，他们发现默认的最大密度比（通常为1000）可能导致模拟的空化发展结果低于实际实验观测值。这是因为较大的水气密度差会加速相间质量转移，导致相界面的动态行为变得不稳定，表现为空穴尾部的小尺度空泡不时脱落。这进而影响空洞的尺寸预测和含气率估计。 随着最大密度比的提高，这些效应更为显著，空化流动的复杂性增强。然而，在达到某个阈值之后，进一步增大最大密度比对计算结果的影响趋于减弱。为了在保证数值稳定性和保持相对真实的密度比的前提下进行计算，作者建议在空化模型中选用一个较高的值，例如20000，作为水气的最大密度比，以更准确地反映实际空化过程。 本文的研究不仅提供了对空化模型参数选择的指导，还强调了理解并精确处理水气密度差异在空化模拟中的关键作用。该工作对于理解和预测各种工程应用中的空化现象具有重要意义，如船舶推进、航空航天等领域。此外，由于是首发论文，它还为后续的空化理论研究和数值方法优化奠定了基础。 关键词：空化模型；滤波器模型；最大密度比；空泡形态；数值计算；CFX软件；非定常空化流；流体机械内部多相流场。