绕水翼空化流动及振动特性的试验与数值模拟

摘要：

采用试验与数值模拟相结合的方法，对不同材质水翼的空化水弹性响应及其振动特性进行了分析。试验中，采用高速摄像技术观测不同空化阶段的空穴形态，应用多普勒激光测振仪测量水翼的振动速度。采用 k －ωSST 湍流模型和 Zwart 空化模型对流场进行数值模拟，并建立两自由度结构模型，基于混合耦合算法实现流固耦合数值模拟计算。试验结果表明，水翼的振动幅度在云状空化阶段达到最大，水翼的振动主频与空泡脱落频率一致，并随空化数减小而降低。数值预测结果与试验结果吻合较好，能较准确地捕捉附着型空穴的生长、脉动以及云状空穴的断裂脱落过程，主要振动频率与相应空泡脱落频率一致。受水翼弹性变形和结构水弹性响应的影响，弹性材料水翼吸力面的空泡发展更为复杂，空泡脱落过程伴随着大尺度空泡团的二次附着与脱落，且空泡团容易发生破碎，形成水气混合状，其结构振动特性和流激振动频谱成分也更加复杂。

关键词：水翼、空化、振动、流固耦合、试验研究、数值模拟

所属期刊栏目：34

分类号：O326(振动理论)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51306020；四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室开放课题

在线出版日期：2016-05-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：321-327