DES方法在空化流动计算中的应用研究

"基于k-ωSST模型的DES方法在空化流动计算中的应用 (2010年)，黄彪，王国玉" 这篇论文详细探讨了基于k-ωSST模型的DES（Detached Eddy Simulation）方法在计算空化流动问题上的应用。空化是一种复杂的流体力学现象，通常发生在液体在高速流动或低压条件下，当流体内部的压力低于其饱和蒸汽压时，液体中的气泡形成并可能对周围结构造成显著影响。这一现象在水翼、泵、涡轮机叶片和其他水下设备的设计中具有重要研究价值。 k-ωSST（Shear Stress Transport - Shear Stress Transport）模型是一种两方程湍流模型，由Menter在1994年提出，旨在处理壁面附近流动和自由剪切层的湍流。DES方法结合了RANS（Reynolds-Averaged Navier-Stokes，雷诺平均纳维-斯托克斯）和LES（Large Eddy Simulation，大涡模拟）的优点，用于模拟不同尺度的湍流结构，特别适用于预测非定常流动和复杂边界层的行为。 论文中，研究人员黄彪和王国玉使用DES方法计算了两种不同类型的空化流动：一种是绕Clark-y型水翼的云状空化，另一种是绕Hydronautics型水翼的超空化流动。云状空化指的是在水翼表面形成的大规模气泡云，而超空化则是液体在高速流动中几乎完全转变为蒸汽状态，形成一个连续的空泡区域。他们通过数值模拟获得了随时间变化的空穴形态和流场结构细节，并将这些结果与实验数据进行了比较。 研究表明，DES方法在高雷诺数条件下的空化流动预测表现出合理性，能够精确模拟出空穴形态的非定常特性，如空泡的生成、发展和脱落过程。这表明DES模型在处理这类复杂流动问题上具有较高的准确性和可靠性，对于理解和优化空化流动相关设备的设计具有重要意义。 关键词涉及DES湍流模型、云状空化、超空化以及非定常特性，强调了DES方法在处理这些关键问题时的适用性和有效性。论文的发表进一步促进了对空化流动理论的理解，同时也为工程实践中解决类似问题提供了有力的工具和方法。