一、翼型空化绕流数值研究（论文文献综述）
王博文[1]（2021）在《基于动力学模态分解的水翼空化绕流流动特征分析》文中认为水翼空化绕流问题是一种复杂的非定常多相流动问题,包含空泡的生长、脱落、溃灭、融合等多种空泡行为,其成因涉及流场局部低压、回射流运动及其伴生涡等因素。对水翼空化绕流流动特征的分析能帮助理解水翼空化流动过程中的各种物理现象及其成因,并关系到水下航行体关键问题的解决,具有重要理论意义与工程价值。本文针对不同空化数和攻角条件下的水翼空化绕流问题,在对绕流流场数值模拟的基础上,采用动力学模态分解方法对数值模拟结果进行模态分解与分析,主要研究内容与成果如下:基于气液均相流模型、Schnerr-Sauer空化模型与6)-湍流模型,开展了NACA66（MOD）水翼在多种工况下的水翼空化绕流数值模拟,并将数值结果与实验结果进行对比,验证了本文采用的数值计算方法的有效性。结合水翼升力系数曲线、仿真空泡演变图像、流速场及其快速傅里叶变换曲线对空泡演变过程进行分析。结果显示附着于水翼的空泡附近通常伴有复杂的涡结构,这类涡结构与回射流密切相关,且对空泡的演变有重要影响。空泡可发展的空间越大,回射流及其伴生涡的影响就越明显。通过自编动力学模态分解算法,从数值计算获得的流场数据中提取得到一系列模态及其相应的特征值,并根据特征值计算得到了模态的演变频率与增长率。通过分析占较高能量的主要模态,并进行模态重构,发现这些模态均含有一定空泡运动特征,与流场中回射流与伴生涡结构相关,空泡的主要演变频率与涡脱落频率一致。通过动力学模态分解方法能获得快速傅里叶变换等常规方法难以捕捉到的特征频率,并能通过对应模态提取其演变特征。模态分析发现,在攻角与来流速度不变的情况下,保证雷诺数不变,通过更改出口压强改变空化数的大小,发现空泡演变基频随空化数增大而减小。而当攻角改变时,空泡演变频率随着攻角增大先减小后增大。本文使用的基于相似变换与奇异值分解的动力学模态分解算法能将流场数据分解得到模态及其对应特征值,并通过特定模态选取原则,筛选得到主要模态。发现在处理非定常性较强的流场时,需要选择合适时空范围的数据。此外,还发现分解模态数量越多,流场还原越准确,但各种特征也更容易被分解并分散在不同模态中,使单个模态中的物理联系被弱化。
张松[2]（2020）在《三维水翼的非定常流特性分析与空化预测》文中进行了进一步梳理空化现象常发生在水泵、水轮机等水力机械的叶片边缘等低压区域,而空化流的不稳定性也常影响水力机械的水力性能。为了进一步探究水力机械的水动力特性及其空化流机理,本文采用数值仿真模拟和多元回归分析对三维NACA6408水翼进行分析,其研究内容如下:采用FLUENT软件对来流速度1、5、10、15以及20m/s,来流攻角4°和8°工况进行空化数值模拟,分析了流量、压力、湍动能、最大/最小速度以及最大/最小压力对空化发展的影响以及空化诱因探索。结果表明:翼展中间截面（l/2=75mm）处的空泡体积分数随来流速度从无到有,最后逐渐增大;空化产生的空泡从游移型空泡向附着型片状空腔过度,随时间历经初生、长大、发展以及溃灭等阶段,具有较强的非定常流特性。吸力面高压区域基本不存在空化,低压区的截面流量、截面压力、截面湍动能以及X/Y/Z方向分速度等都发生显着变化,是诱发空化的重要因素。此外,翼型结构也是诱发空化的中因素之一。诱发空化的因素众多,用统计学方法探究各种影响因素对空化的影响是今后空化探索的方向之一,本论文基于SPSS软件将空化众多影响因素导入回归模型,以空泡体积分数作为衡量标准。结果表明:对截面B1至截面B11进行回归分析,截面B4的调整后R2为0.978,具有统计学意义。此外,选取截面B4为分析对象,将截面B4空化影响因素导入回归模型,得到调整后R2为0.656,进而建立回归方程。截面、截面面积以及进口速度是诱发空化的重要因素,通过截面、截面面积以及进口速度对空化发生的临界速度进行预测,表明多元回归分析对空化发生的临界速度预测具有一定指导意义。
刘祥[3]（2020）在《离心泵叶片表面空化冲击强度非定常特性研究》文中进行了进一步梳理水力机械由于工作介质的特殊性,其运行过程中容易发生空化,伴随空化产生的负作用制约着水力机械向高效、稳定与节能的方向发展。泵、水轮、螺旋桨等水力机械内部空化现象更加复杂,处于严重空化时会产生空化噪声,机械振动,材料疲劳破损等负面效应。因此,研究空化与空蚀的形成机理,预测空化过程对固壁表面的作用规律具有重要的工程应用价值。本文使用修正的湍流模型,基于空泡动力学方程对空化非定常演变过程空泡脱落机理及其脉动特性进行了数值模拟,并将求解结果与实验进行对比,量化了不同空化结构的冲击能量。本文的主要研究内容与创新成果如下:（1）详细总结了空化与空蚀相关研究,并对空泡动力学基本理论进行梳理,将现阶段数值模拟使用的数学模型进行分类,重点总结空化非定常演变相关的流动机理。（2）针对工程常用的湍流模型对流体域粘度过渡预测的问题,采用混合密度分域的数值计算方法,对原始湍流进行了修正,同时考虑空化非定常过程中湍动能对饱和蒸汽压的影响,并对修正后的湍流模型进行适用性评价,结果表明该修正方法能够精确捕捉空化的非定常行为。（3）回射流的非定常演变过程中,其非定常空化演化过程可以分为三个阶段:（I）附着型空泡生长;（II）附着型空泡发展与回射流传递;（III）云状型空化形成与溃灭。同时,翼型表面空泡结构的非定常过程伴随当地局部压力的剧烈变化,且空泡群规模以及距离壁面的远近都直接影响翼型表面的压力幅值。在云状空化溃灭阶段,翼型表面压力的幅值为该周期最大值。（4）激波非定常演变过程中,其非定常演化过程可以分为四个阶段:（I）空化初生与附着型空泡生长;（II）附着型空泡卷起;（III）激波的产生与传递;（IV）附着型空泡脱落与大尺度云状空泡溃灭。激波发展过程与回射流发展过程的显着区别在于空泡溃灭的形式。在激波对空泡的作用过程中,空泡呈不均匀、多尺度的非连续型状态,且激波作用前后当地的空泡体积分数,声速以及空泡结构都将发生剧烈变化。（5）针对空泡对固壁面的冲击作用,提出空化冲击能量的数学模型,量化空泡溃灭、坍缩与结构改变等非定常行为对固壁表面的破坏作用,预测不同空化形式对固壁表面产生的冲击能量。空化冲击能主要来自当地压力与空泡体积分数的改变,且空泡的溃灭与相间剧烈变化是空化冲击能生成的主要原因。（6）使用修正后的湍流模型对离心泵内部空化及其非定常过程中内部流动结构进行数值模拟。对离心泵三个典型工况进行空化数值模拟,并将模拟结果与实验进行对比。同时,分析叶轮流道内空泡的非定常行为对叶轮表面产生的空化冲击载荷,量化空化冲击能,预测出离心泵叶片表面空蚀的高风险区域。
刘志辉[4]（2019）在《三维水翼非稳态空化流场及其辐射噪声的数值模拟研究》文中指出空化流涉及湍流、相变以及粘性可压等复杂问题,空化现象常见于液压阀门、燃油泵以及船舶螺旋桨等设备。空化流动往往是非稳态的,而非稳态空化流是相关机械设备发产生空蚀、振动以及噪声的主要来源。对船舶螺旋桨空化流场的研究表明,空化不仅会导致推进器的推进效率降低,也会导致推进器水下辐射噪声出现显着增强,因此对非稳态空化流场及其辐射噪声进行研究是很有必要的。本课题结合非定常RANS方程以及适用于可渗透边界的FW-H方程(FW-Hpds)对三维水翼非稳态空化流场及其辐射噪声进行了模拟研究。通过对三维截断翼梢涡涡核区应力与应变分布间的相位关系进行分析,发现并验证了非线性湍流模型对漩涡流场的适用性以及其相对于线性湍流模型的优越性。并将其应用于三维扭曲翼非定常空化流场以及三维截断翼非定常梢隙空化流场的模拟预报中,最后结合自主开发的噪声计算模块对其相应的空化流噪声进行了模拟预报。在三维扭曲翼非定常空化脱落特性方面,主空化脱落以及次级空化脱落现象被同时观察到。次级云空化溃灭后会在空泡尾缘区形成高压,从而导致了逆压梯度的形成,并为回射流提供能量,即次级空化脱落是回射流的形成原因。主脱落结束后,侧边射流仍然存在,并且仍然有足够的能量从片空泡尾缘两侧各切下一小块空泡结构,从而形成次级空化,可见侧边回射流是次级空化发生脱落的原因。最后,通过对基于最大空泡长度的无量纲空化脱落频率StLc=（fLc）/U与空化数表达式（1+σ）1/2之间的比值范围进行分析,并结合已有的三维水翼空化脱落规律以及本文的数值模拟结果,将前人提出的关于二者的线性关系从二维问题推广到了三维问题。在空化流噪声模拟方面,基于FW-Hpds的Farassat 1A积分形式解在OpenFOAM流体力学数值模拟平台上,添加了自主开发的流体动力学辐射噪声计算模块。并分别以NASA基准流体动力学噪声实验以及中国船舶科学研究中心（CSSRC）提供的空化流噪声实验为验证算例,对该噪声计算模块的适用性进行了验证。并对三维扭曲翼空化流噪声特性进行了分析,发现三维扭曲翼空化流噪声主要集中在低频区,且空化流噪声的强弱不仅与空泡长度有关,还与空化脱落模式有关,而次级空化脱落的存在会导致空化流噪声出现显着增强。最后,我们对更为贴近工程实际的三维截断翼非稳态梢隙空化流场以及相应的空化流噪声进行了模拟研究,系统分析了不同攻角条件下间隙尺寸变化对梢涡轨迹、翼型水动力性能、流场的非定常特性以及空化流噪声特性的影响。研究表明随着间隙尺寸的减小,间隙处的流动会逐渐由绕流形态转变为射流形态,梢涡轨迹则会在间隙射流的作用下逐渐向远离翼面的方向运动。在无空化条件下,随着间隙尺寸的减小翼型的升力系数会随之增加而阻力系数则会随之减小,且翼型升阻比在间隙为0时达到最大值;而空化后,翼型的水动力性能会有所下降,并且在大攻角以及小间隙条件下空化的危害达到最大。在流场的非定常特性方面,随着攻角的减小,流场扰动的来源会逐渐由翼型吸力面处的附着涡脱落转变为翼型尾缘处的尾涡脱落。为了方便对不同间隙条件下的梢涡对流场的影响进行分析,我们提出了梢涡关键影响区的概念,类比边界层厚度的定义方式,发现以归一化的当地升力系数ClL/ClL（z=1.5c）≤0.97表示的区域作为梢涡关键影响区较为合理。并认为,在大间隙条件下,梢涡对流场非定常性的抑制作用较强的原因是梢涡的关键影响区较大;而在小间隙条件下,梢涡对流场非定常性的抑制作用较弱的原因是梢涡的关键影响区较小。最后通过对空化流噪声进行计算分析,发现攻角以及间隙都对三维截断翼梢隙空化流场的辐射噪声有显着影响。不同攻角条件下,流场的噪声源分布不同,且攻角越小辐射噪声越弱;而改变间隙尺寸虽然不会显着改变噪声源的分布,但会对空化流噪声的强度产生较大影响,在攻角相同时,间隙越小辐射噪声就越强;而且空化流噪声对流场的非定常性很敏感:即使是微弱的流动脉动也有可能会导致较强的噪声辐射。论文建立了一套完整的基于非线性湍流模型以及可渗透形式的FW-H方程(FW-Hpds)的非稳态空化流场及其辐射噪声的数值预报方法。通过对三维扭曲水翼的非稳态空化流场以及三维截断翼的非稳态梢隙空化流场的精细数值模拟、实验数据对比验证以及机理特性分析,获得了以漩涡分离流动为主的湍流空化流场的非定常流场特性及其相应的辐射噪声特性,可为工程实践中相关流场和噪声场的快速预报提供技术支持。
康子洋[5]（2019）在《水轮机空化类型识别与初生空化预警方法研究》文中研究指明水力发电有着无污染、安全性高以及技术相对成熟等诸多优势,目前已经被世界各国所使用,我国更是水力发电大国。水力发电站的核心部件是水轮机,其中空化一直是影响水轮机组安全运行的主要原因之一。本文围绕着水轮机空化信号特征的提取与分类,以及初生空化的预警等问题,使用数字信号处理以及深度学习等研究手段,主要完成了以下的内容:（1）在水轮机不同位置发生的空化,其信号特征不尽相同,故在此基础上提出了基于改进的符号动力学熵（IMSDE）的空化特征提取方法。使用一段空化信号对算法的性能进行分析和测试,证明了IMSDE算法不但能更好地体现信号的区别度,同时还能更好地抑制环境噪声。接着使用四个不同工况下的水轮机空化信号,对算法进行实验验证,将IMSDE算法提取到的特征使用拉普拉斯分值（LS）进行特征优选,最后使用最小二乘支持向量机（LSSVM）对优选后的特征进行分类识别,验证了IMSDE算法的特征提取能力更优秀,可以完成水轮机不同位置发生空化的分类识别工作。（2）水轮机翼型空化是最常见的,也是最主要的危害水轮机叶片的方式之一。在水轮机不同强度空化信号的特征不同的前提下,提出了基于堆栈稀疏自编码（SSAE）的空化特征提取方法。并针对原始随机森林（RF）分类器中,存在的对所有生成决策树一视同仁,导致其容易出现平局的问题,使用Out-of-bag概率和后验概率的概念,提出了一种改进的随机森林算法（OPRF）。接着使用四个不同工况下的水轮机空化信号,对算法进行实验验证,证明了OPRF分类器优于RF分类器,本文提出的SSAE-OPRF算法,可以更准确的完成水轮机不同强度空化信号的分类识别工作。（3）针对直接使用空化信号幅值域进行特征提取,导致深度学习算法模型分类识别效果不理想的问题,提出了WT-SSAE-OPRF和PSD-SSAE-OPRF算法模型。接着使用四个不同工况下的水轮机空化信号,对上述两个新提出的算法模型进行了实验仿真工作,证明了上述两种算法模型分别在总体分类识别精度和仿真效率上的出色表现,可以分别满足水轮机空化强度识别在准确性以及实时性上的需求。然后针对单一传感器采集到的水轮机空化特征不全面的问题,提出了基于D-S证据理论的多传感器融合模型。通过对三种传感器特征决策层级的融合,使得多角度提取水轮机空化特征成为可能。最后通过实验数据验证了融合的方法可以有效地提高水轮机空化强度的总体分类识别精度。通过上述两种方法模型的提出,使得SSAE-OPRF算法得到优化。（4）最后,为了完成水轮机初生空化的预警工作,使用峭度和均方根运算对水轮机噪声信号进行计算,接着在符号动力学滤波SDF的基础上提出了改进的符号动力学滤波算法SMDF,并给出了初生空化监测指标M,接着通过实验仿真验证了新提出的监测指标,优于峭度监测指标和均方根（RMS）监测指标,可以更好的对水轮机的初生空化现象进行预警。
陆于衡[6]（2019）在《翼型间隙泄漏涡空化机理研究》文中提出间隙泄漏流动是一种在水力机械中非常常见的现象。由于间隙中剪切流动的存在,其附近及下游流场中,易出现涡旋结构。在部分流速相对较高,压力相对较低的工况下,由间隙泄漏引起的空化现象常常发生。这类现象会对水力机械的效率产生不利的影响,引起振动以及局部设备材料的侵蚀剥落。这类流动伴随着强烈的非定常特性和多样的二次流动,具有非常复杂的流动机理,而空化引起的汽液两相间的质量相互输运,使泄漏涡空化的机理更加复杂。因此,本文针对这类流动的流动特性进行实验和数值计算的研究。本文主要以不同间隙尺寸的三维水翼为研究对象,对不同条件下,间隙翼型流场中的压力脉动,涡量等流动特性进行分析,研究各种特性之间的相互关系,分析不同因素对间隙空化的影响。主要内容如下:首先针对为发生空化的带间隙翼型流动进行了实验和数值计算。实验中对监测点的压力脉动进行了测量。并对多个不同条件下的压力脉动的数据进行了时域和频域分析,发现布置在翼型间隙侧前缘位置的传感器的压力脉动幅度,与布置在后缘位置的相比,后者的整体幅度更大,且该幅度随着翼型攻角的增大,有较为明显的提高。利用FFT实现的频域分析给出了带有间隙的翼型绕流流场中各个传感器监测点的压力脉动频域特性。结果表明对于不同的流量、攻角等条件,各个传感器处的压力脉动较低的主要频率保持较为稳定,但更大的攻角和流量会导致一些较高的脉动频率的出现。另外,靠近间隙侧翼型后缘上方处流场的压力脉动,受翼型间隙尺寸的影响较为明显。数值计算分析了未发生空化的间隙翼型流动下游的涡量进行了分析,通过涡量区域的强度与相对位置,解释了不同流场参数对流动的具体影响。随后利用数值模拟对带有间隙的翼型绕流模型进行了数值模拟,对比了不同RANS模型对于流动特征计算的准确程度。发现RANS模型对于由泄漏涡引起的空化涡带长度预测均有一定的不足,且间隙较大时,由于对泄漏涡速度预测过低,各种模型对于泄漏涡起始点的预测均有较大误差。最后,由于现有文献中对空化与湍动能的关系的分析较少。利用现有湍动能对空化影响的关系,对间隙空化进行分析。获得了湍动能与流场中涡量分布的关系的规律,并分析了湍动能在时间上变化的规律。结果表明两者的分布相关性很高。通过湍动能与矢量云图,比较分析了翼型压力面圆角对泄漏流动的影响,并揭示了其不同的流动特性。
陶然[7]（2018）在《叶片前缘几何特征对水泵水轮机初生空化的影响研究》文中研究指明作为抽水蓄能电站的核心部件,水泵水轮机的安全稳定运行至关重要。空化是水泵水轮机运行过程中的常见问题,可能造成振动、噪音、性能下降和材料破坏等不良影响。由于叶轮低压侧与前缘压力降叠加,水泵水轮机泵工况的空化问题极为严峻。传统的临界空化标准,可能忽视机组的初生空化现象。又由于机组流量范围宽、能头高,运行时尤其在非设计工况常出现空化。为了解决上述问题,本文结合数值模拟与试验开展叶片翼型前缘几何特征对初生空化影响的研究,建立可改善水泵水轮机初生空化性能、实现无空化运行的设计方法。首先以翼型绕流作为叶轮流动的简化模型、以来流攻角表征运行工况,开展翼型前缘几何对初生空化的影响研究。结果表明,由于来流冲击与绕流分离,翼型在大攻角下出现前缘压力陡降,即翼型前缘几何对局部压力分布有着直接影响。在控制前缘圆弧尺寸与厚度分布的前提下,采用遗传算法进行搜索式优化,得到前缘圆弧半径较大、厚度变化较缓的优化翼型,有效缓解大攻角下的前缘压力陡降并推迟空化初生。分析发现,来流攻角、前缘几何、压力梯度、压力及初生空化之间有着显着联系。前缘圆弧较大且厚度变化较缓时,有利于扩宽翼型大攻角下的前缘顺压梯度区、降低局部压力降幅值、推迟初生空化。然后考虑到搜索式优化过程长、参数多的问题,本文建立一种更简便明确的翼型几何解构方式,重点描述翼型前缘圆弧/椭圆弧及其后方的厚度扩散规律,并建立可控制前缘压力梯度、推迟初生空化的“扩散角积分设计法”。该方法基于翼型各解构参数之间的几何关系,以前缘圆弧/椭圆弧尺寸、厚度沿直线方向扩散角、厚度扩散积分系数为设计参数,通过积分形式计算翼型前缘厚度分布规律。随后,在正交试验的基础上,进一步讨论了不同攻角下推迟翼型初生空化的设计参数合理取值方式,并以大攻角为目标对翼型前缘几何进行重设计,获得比搜索式优化翼型更好的初生空化性能。最后以水泵水轮机机组为对象,在泵工况下进行空化特性分析与改善的研究。结果表明,机组泵工况非设计工况下,其运行范围内空化数可能低于初生空化数,运行时可能发生空化。因此,在初生空化标准之下,以改善非设计工况的初生空化性能为目标,采用“扩散角积分设计法”对叶轮叶片进行改进设计。改进后,叶片前缘由圆弧变为椭圆弧、厚度增长率变缓。改进叶轮在非设计工况下叶片前缘压力陡降得到明显缓解,初生空化数有效降低,在不破坏机组水力性能的前提下改善初生空化性能,实现无空化运行。本文取得的研究成果,明确了前缘几何特征对叶片翼型初生空化的影响,对于改善水泵水轮机以及其它叶片式水力机械的初生空化性能具有显着的工程价值与科学意义。
王超超[8]（2018）在《考虑热力学效应的空化模型修正及低温空化流的数值模拟研究》文中指出近年来,随着我国能源产业的发展扩大,作为新型产业的液化天然气（Liquefied Natural Gas,LNG）得到了较快速发展。在液化天然气的生产、运输及应用的过程中,LNG潜液泵被广泛应用。LNG潜液泵转速高,且输送介质为低温流体,泵内极易发生空化现象,这对LNG潜液泵的空化性能提出了苛刻的要求,加大了LNG潜液泵的设计难度。同时,低温流体空化问题在与液化天然相关的低温流体生产、储存、输运系统中,同样也是核心关键科学问题。为了更加深入地揭示低温流体空化机理,掌握低温流体空化的流动特性具有重要的理论意义和工程应用价值。本文在国家自然科学基金（51776087）和江苏省重点研发计划（重点项目）（BE2015001-3）的资助下,重点针对热力学效应对空化影响的机理问题,采用修正的空化模型对不同工作温度下、不同介质中空化流动特性开展了研究,本文的主要工作及创新点如下:（1）考虑热力学效应的空化模型修正及可行性验证本文着重考虑热力学效应作用对空化过程的影响,基于目前常用的空化模型,基于Rayleigh-Plesset方程,结合B因子理论和热力学平衡假设,运用Antoine方程,推导构建了一种考虑热力学效应的修正空化模型,可用于计算考虑热力学效应的空化两相流。并通过CEL语言二次开发,实现了空化模型在数值模拟求解器中的加载计算。（2）热力学效应在不同温度水空化中的作用影响采用典型的Zwart、Merkle、Singhal三种空化模型和与之对应的考虑热力学效应修正的空化模型,分别对25℃、50℃和70℃三种不同温度水绕NACA0015翼型的空化进行了数值计算模拟研究,并与实验数据进行了对比。由均方根误差分析并综合评估其模拟结果,对比发现Merkle模型及修正的Merkle模型模拟结果与实验值较为接近,适用性更强,验证了空化模型的适用性及空化模型修正方法在不同温度水中空化数值计算模拟中的可行性。数值模拟结果表明,与等温模式下相比,考虑热力学效应时,在三种温度水中的空化区域,由于温度的降低,使得其饱和蒸汽压强有所降低,致使空化强度减弱,空穴长度缩短,主要由于空化模型所添加热力学效应项的作用,其相间蒸发传输质量增大,凝结质量减小;同时,随水温度的升高,其空化区域的温降减小,压降增大,相应的空化强度也随之降低,空穴长度减小。虽然三者对应的远场空化数??相同,但其对应空化区域的当地空化数?c随水温度的升高而增大,较好的表征出其空化强度的不同。在相间质量传输中,蒸发传输质量随温度的升高而增大,凝结质量随之减小,较真实地反映了热力学效应对不同温度水中空化的影响。（3）热力学效应对低温流体空化的作用影响及低温空化流数值模拟研究采用三种空化模型和考虑热力学效应修正的Merkle空化模型,分别对83.06K、77.64K两种不同温度液氮绕水翼的空化流场进行数值模拟,并与实验数据进行了对比。通过综合评估数值模拟和实验结果的误差,同样发现Merkle模型及修正的Merkle空化模型模拟结果与实验值较为接近,数值模拟的水翼表面压力及温度分布更加吻合实验数据及实验现象规律,验证了修正空化模型的准确性,也说明了空化模型的适用性及空化模型修正方法在低温流体空化数值模拟中的适用性。数值模拟结果表明,与等温模式下相比,考虑热力学效应时,在两种液氮中的空化区域,由于温降的产生,对应饱和蒸汽压强有所降低,空化强度减弱,空穴长度缩短,其相间蒸发传输质量有所增大,凝结质量减小;而83.06K液氮中空化区域的温降较多,相应压降较大,空化强度相对较弱,空化长度较之等温模式下缩短更多,空化区蒸汽体积分数低于77.64K液氮中,而对应当地空化数?c较高,相对于其较低的远场空化数??较好地体现出了热力学效应影响下其空化强度的大小。同时,在相间质量传输中,83.06K液氮中空化区域较多的温降,致使所添加热力学效应项的值更大,相应凝结质量的减小程度也较大,而其凝结质量梯度大于77.64K液氮中,较好地反映了热力学效应作用对低温流体空化的影响。本文的研究结果对深入地理解热力学效应作用在空化中的影响规律,准确预测低温流体的空化特性具有较高的参考价值,并为后续LNG潜液泵等低温流体机械内部空化的研究奠定了良好的基础,具有较好的推广应用价值。
朱梓铭[9]（2018）在《基于OpenFOAM的水翼空化流动研究》文中提出空化现象广泛存在于水利工程与船舶工程中,是液体内部局部范围的低压引起的液体与其蒸汽之间的相变。为了防治空化时产生的噪声、振动、机械效率下降等不良影响,需要从模型实验和数值模拟两个方面对空化机理进行深入的研究。本文基于已有的实验数据,采用开源计算流体力学软件OpenFOAM对水翼的空化流动问题进行了研究,对三维波状前缘水翼的空化性能进行了数值模拟,为水力机械优化设计提供了理论依据。主要工作如下:（1）采用不同的湍流模型和空化模型模拟水翼空化流动,对比了 NACA0009翼型片空化前缘速度压力场、翼型表面压力系数、翼型升阻力系数的差异,结果表明SSTk-ω湍流模型和Kunz空化模型能够较好的预测片空化的流场特性;对比分析了一个周期内Clark-Y翼型云空化空泡脱落过程,结果表明相对于SST k-ω湍流模型而言,Rebound修正的SSTk-ω模型、基于K方程模型的大涡模拟能够更好的模拟空泡脱落的过程,更准确的预报空泡脱落的频率。（2）采用验证过的SST k-ω流模型和Kunz空化模型,研究了六种不同空化数和六种不同攻角下,NACA0009翼型片空化的空泡长度、空泡体积和翼型升阻力系数的变化规律;分析了空化数为0.8、翼型攻角为8°的条件下Clark-Y翼型云空化空泡形态、速度场、压力场等随时间的变化规律以及回射流对空泡脱落的影响。（3）介绍了三维波状前缘水翼的流动特性,研究了波长和振幅对波状前缘水翼空化流动的影响,结果表明波状前缘水翼的阻力系数大于基准翼型,波长大振幅小的波状前缘水翼能将空泡限制在翼型表面凹陷处,减小流场中的空泡体积;通过分析翼型极限流线图、空泡闭合区域的流场以及翼型表面涡量图,发现波状前缘水翼的空泡闭合区域存在着涡结构,抑制空泡进一步的发展,抑制作用的强弱与该处涡量的大小有关。
苏砚文[10]（2017）在《基于LBM-LES的水翼绕流及空化流的并行数值模拟与实验研究》文中研究表明水翼绕流的水动力特性及其空化流动机理的研究对提高水力机械的空化性能及其运行稳定性具有重要的工程意义及应用价值。本文分别通过实验研究与数值计算的手段对三维水翼绕流流场及空化流动进行了深入研究。首先,通过水翼空化水洞实验成功捕捉了初生空化、片空化、云空化、超空化阶段空化形态及各阶段空穴结构的周期性变化。实验捕捉了初生空化时翼型头部微小空穴及其产生-增长-脱落-压缩-溃灭的发展过程;附于翼型表面的片空化只在小攻角条件产生,随时间逐渐增大,演变为从尾部开始与水翼表面部分脱离形成云空化。随空化数的进一步降低,水翼空化流动进入云空化阶段,小攻角条件下云空化产生于翼型头部,随空化数降低,空穴逐渐增大;大攻角条件下,在翼型头部和尾部同时存在云空化的周期性脱落,且翼型尾部流场出现空化涡街,继续降低空化数,空化区完全覆盖翼型上表面并延伸至流动下游,与主流区域间形成明显分界面,即为超空化现象。针对三维高雷诺数湍流计算,基于格子Boltzmann方法（LBM）Chapman-Enskog多尺度分析和大涡模拟（LES）思想,引入考虑湍流特性的等效松弛时间概念,联合LBM单松弛模型与LES亚格子尺度应力模型,构建了 LBM-LES耦合模型,对雷诺数Re = 2.5×104的三维水翼绕流进行数值计算,不同攻角流场流动特性及旋涡数量、位置和尺度的计算结果与水翼绕流实验结果吻合性较好,且数值方法能捕捉实验中难以捕捉的小尺度涡。并对压力系数和升阻力系数进行了定量定性分析,所有结果均验证了 LBM-LES模型对水翼湍流计算的可行性与准确性。针对气液两相大密度比的特点,基于Carnahan-Starling（C-S）气体状态方程对立方型气体状态方程斥力项修正而具有高计算精度的优势及其采用适当的粒子间相互作用势计算方式,将C-S气体状态方程与Shan-Chen模型耦合,构建了三维空化流SC-CS（Shan-Chen-Carnahan-Starling）模型,并成功预测了不同温度下三维相分离过程,获得超过2×104的气液相密度比,通过Maxwell等面积曲线分布验证了该模型对空化数值研究的适用性,并将空化流SC-CS模型成功应用于三维气核空化的发生发展和收缩溃灭及复现过程,计算结果符合能障理论。温度、气核内外压差和气核初始半径等影响因素研究表明,气核空化过程中温度越高,内外压差越大,空化越容易发生,且气核膨胀速度越快;气核收缩溃灭过程中半径变化规律相似,气核越小,溃灭速度越快。将空化流SC-CS模型进一步应用于水翼空化三维绕流,开展了液体内存在的气核从液体中析出形成空泡的非均质空化和翼型上表面低压区相变引起的均质空化研究。非均质空化模拟了水翼流场中存在的气泡当与液相压差足够克服表面张力作用而发生空化再收缩溃灭的过程。均质空化模拟了翼型前缘附近低压区相变产生的初生空化发生发展脱落溃灭过程。通过相关工况均质空化计算与空化实验结果对比,得到了基本一致的空化发生位置、发展溃灭过程及溃灭位置,验证了三维空化流SC-CS模型对模拟复杂边界条件下复杂流场空化的有效性,拓展了 LBM应用领域。为提高三维水翼绕流及三维空化流动计算效率,采用MPI消息传递接口,通过C++语言程序编写,建立基于三维空化流SC-CS模型的并行算法,通过并行效能分析得到针对本研究的数值模拟采用5个进程进行的并行计算执行时间最短,加速比最大,且具有较高的通信效率。
二、翼型空化绕流数值研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、翼型空化绕流数值研究（论文提纲范文）
（1）基于动力学模态分解的水翼空化绕流流动特征分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外相关课题研究现状 |
| 1.2.1 水翼空化绕流问题研究现状 |
| 1.2.2 动力学模态分解方法在流体力学中应用研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第2章 水翼空化绕流数值计算方法 |
| 2.1 水翼基本几何模型 |
| 2.2 计算模型 |
| 2.2.1 有限体积法 |
| 2.2.2 多相流模型 |
| 2.2.3 空化模型 |
| 2.2.4 湍流模型 |
| 2.3 数值建模与参数设置 |
| 2.4 网格无关性验证 |
| 2.5 数值计算方法验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 动力学模态分解 |
| 3.1 动力学模态分解方法与Koopman算子理论的关系 |
| 3.2 动力学模态分解方法理论 |
| 3.3 DMD模态选取原则 |
| 3.4 DMD模态重构误差计算原则 |
| 3.5 DMD算法验证与优化 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 水翼空化仿真的动力学模态分解与分析 |
| 4.1 不同空化数水翼空化绕流流动特征分析 |
| 4.1.1 空化数为0.8时水翼空化绕流流动特征 |
| 4.1.2 空化数为1.0时水翼空化绕流流动特征与DMD算法验证 |
| 4.1.3 空化数为1.2时水翼空化绕流流动特征 |
| 4.1.4 不同空化数下水翼空化绕流流动特征总结 |
| 4.2 不同攻角条件下水翼空化绕流流动特征 |
| 4.2.1 0°攻角水翼空化绕流流动特征 |
| 4.2.2 3°攻角水翼空化绕流流动特征 |
| 4.2.3 9°攻角水翼空化绕流流动特征 |
| 4.2.4 不同攻角下水翼空化绕流流动特征总结 |
| 4.3 DMD算法应用总结 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（2）三维水翼的非定常流特性分析与空化预测（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 水力机械空化研究背景 |
| 1.2 计算流体力学研究现状 |
| 1.3 国内外水力机械空化研究研究现状 |
| 1.3.1 水力机械空化数值模拟现状 |
| 1.3.2 空化危害以及应用 |
| 1.3.3 水力机械空化试验研究 |
| 1.3.4 非平稳信号研究方法 |
| 1.4 空化研究的目的及意义 |
| 1.5 研究主要内容 |
| 第2章 空化研究基本理论及数学模型 |
| 2.1 空化物理现象 |
| 2.1.1 空化的定义 |
| 2.1.2 汽化压力 |
| 2.1.3 蒸汽空泡主要形式 |
| 2.2 数学模型及推导 |
| 2.2.1 空化数以及起始空化数 |
| 2.2.2 控制方程 |
| 2.2.3 Rayleigh-Plesset(R-P)方程 |
| 2.3 湍流模型及推导 |
| 2.3.1 k-ε模型 |
| 2.3.2 k-ω模型 |
| 2.4 空化模型及推导 |
| 2.4.1 Singhal空化模型 |
| 2.4.2 Schnerr-Sauer空化模型以及修正 |
| 2.4.3 Zwart-Gerber-Belamri空化模型 |
| 2.4.4 Kunz空化模型 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 三维NACA6408水翼非定常流空化数值模拟 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 计算模型及参数设置 |
| 3.2.1 模型翼型选择 |
| 3.2.2 模型计算域确定 |
| 3.2.3 网格无关性验证 |
| 3.3 模拟结果以及分析 |
| 3.3.1 概述 |
| 3.3.2 来流攻角4°工况下模拟结果及分析 |
| 3.3.3 来流攻角8°工况下模拟结果及分析 |
| 3.4 NACA6408三维水翼空化预测及防护 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 三维NACA6408水翼空化诱因探索 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 流量对空化发展的影响 |
| 4.3 压力对空化发展的影响 |
| 4.4 湍动能对空化发展的影响 |
| 4.5 X/Y/Z方向分速度对空化发展的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 基于SPSS多元回归分析的空化临界速度预测 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 多元回归分析基本原理 |
| 5.2.1 多元回归分析基本介绍及应用概况 |
| 5.2.2 多元回归分析应用 |
| 5.2.3 多元线性回归分析基本假设 |
| 5.2.4 多元线性回归分析基本模型 |
| 5.3 基于SPSS多元线性回归分析的空化诱因探索及预测 |
| 5.3.1 SPSS多元线性回归分析具体过程 |
| 5.3.2 基于SPSS的空化诱因探究及回归方程建立 |
| 5.3.3 基于SPSS的空化速度预测 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在校期间学术论文与研究成果 |
（3）离心泵叶片表面空化冲击强度非定常特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 课题研究的目的和意义 |
| 1.3 空化与空蚀形成机理研究现状 |
| 1.4 空化与空蚀数值模拟研究现状 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第二章 空化非定常流动数值模拟基本方程及方法 |
| 2.1 基本控制方程 |
| 2.2 空化模型 |
| 2.3 常用湍流模型在翼型空化数值模拟中的应用与评价 |
| 2.4 基于混合密度分域桥接模型对湍流模型修正 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 水翼空化脱落机理及其脉动特性分析 |
| 3.1 研究对象与边界条件 |
| 3.2 网格无关性方案 |
| 3.3 非定常基本设置方案 |
| 3.4 回射流主导的空泡脱落机理 |
| 3.5 激波主导的空泡脱落机理 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 空化非定常过程冲击能量提取 |
| 4.1 空化冲击强度概述 |
| 4.2 基于能量方法建立空化冲击强度方程 |
| 4.3 回射流脱落机制下空化冲击强度分析 |
| 4.4 激波脱落机制下空化冲击强度分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 离心泵叶片表面空化冲击特性 |
| 5.1 离心泵主要几何设计参数 |
| 5.2 离心泵主要过流部件及数值设置 |
| 5.3 离心泵空化数值计算 |
| 5.4 离心泵非定常空化过程冲击强度分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 研究总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者在攻读硕士期间取得的科研成果和发表论文 |
（4）三维水翼非稳态空化流场及其辐射噪声的数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 非稳态空化研究现状 |
| 1.2.2 空化流噪声研究现状 |
| 1.3 研究内容和创新点 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 主要创新点 |
| 第二章 空化流场以及空化流噪声的数值模拟方法 |
| 2.1 空化流场数值模拟方法 |
| 2.1.1 空化模型 |
| 2.1.2 湍流模型 |
| 2.2 空化流噪声数值模拟方法 |
| 2.2.1 流声类比方程 |
| 2.2.2 FW-H方程的积分形式解 |
| 2.3 离散方程的数值求解方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 三维扭曲翼非稳态空化流场特性分析 |
| 3.1 非线性湍流模型对漩涡流场的适用性分析 |
| 3.1.1 网格依赖性分析 |
| 3.1.2 漩涡内部流动特性分析 |
| 3.2 非稳态空化流场模拟方法验证 |
| 3.2.1 网格依赖性分析 |
| 3.2.2 非线性湍流模型的适用性分析 |
| 3.3 三维扭曲翼非稳态空化脱落特性分析 |
| 3.3.1 空泡脱落过程分析 |
| 3.3.2 空化脱落频率分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 三维扭曲翼非稳态空化流噪声特性分析 |
| 4.1 噪声模拟方法验证 |
| 4.2 非稳态空化流噪声特性分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 三维截断翼非稳态梢隙空化流场及其辐射噪声特性分析 |
| 5.1 网格依赖性分析 |
| 5.2 非稳态梢隙空化流平均特性分析 |
| 5.2.1 间隙对梢隙流场的影响分析 |
| 5.2.2 间隙对翼型平均水动力性能的影响分析 |
| 5.3 非稳态梢隙空化流噪声特性分析 |
| 5.3.1 非稳态特性分析 |
| 5.3.2 噪声结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间论文发表情况 |
| 涡结构的描述方法 |
| 翼型坐标示意图 |
| 主要符号以及术语对照表 |
（5）水轮机空化类型识别与初生空化预警方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 空化基础理论简介 |
| 1.2.1 空化与空蚀 |
| 1.2.2 空化噪声基本特性 |
| 1.2.3 空化的主要研究方法 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 基于符号动力学熵的空化发生位置识别方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 熵算法信号特征提取 |
| 2.2.1 样本熵 |
| 2.2.2 排列熵 |
| 2.2.3 符号动力学熵 |
| 2.2.4 改进的符号动力学熵 |
| 2.3 多尺度熵及最优参数讨论 |
| 2.3.1 多尺度样本熵 |
| 2.3.2 多尺度排列熵 |
| 2.3.3 多尺度符号动力学熵 |
| 2.3.4 改进的多尺度符号动力学熵 |
| 2.4 算法对比分析及仿真 |
| 2.5 基于改进的符号动力学熵算法的空化位置识别方法 |
| 2.5.1 基于拉普拉斯分值的特征优选 |
| 2.5.2 最小二乘支持向量机 |
| 2.5.3 基于IMSDE和 LS的空化位置特征提取流程 |
| 2.6 实验验证及分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 基于堆栈稀疏编码的翼型空化强度识别方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于堆栈稀疏自编码器的信号深度特征提取 |
| 3.2.1 自编码器 |
| 3.2.2 稀疏自编码器 |
| 3.2.3 堆栈稀疏自编码器 |
| 3.3 机器学习分类器 |
| 3.3.1 逻辑回归分类器 |
| 3.3.2 Softmax回归 |
| 3.3.3 随机森林算法 |
| 3.4 基于out-of-bag和后验概率的随机森林改进算法 |
| 3.4.1 Out-of-bag样本和分类准确率 |
| 3.4.2 随机森林加权算法 |
| 3.5 基于堆栈稀疏编码结合随机森林的空化强度识别方法 |
| 3.5.1 SSAE-OPRF算法模型 |
| 3.5.2 SSAE-OPRF算法模型的参数选择 |
| 3.6 实验验证和分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 堆栈稀疏编码结合随机森林的优化算法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于小波和功率谱密度的SSAE-OPRF算法优化 |
| 4.2.1 水轮机空化噪声信号的功率谱密度特征分析 |
| 4.2.2 水轮机空化噪声信号的小波特征分析 |
| 4.2.3 基于小波和功率谱密度的SSAE-OPRF算法优化模型 |
| 4.2.4 PSD-SSAE-OPRF与 WT-SSAE-OPRF算法模型 |
| 4.2.5 实验验证与分析 |
| 4.3 基于多传感器融合的WT-SSAE-OPRF算法优化 |
| 4.3.1 D-S证据理论融合规则 |
| 4.3.2 基于D-S证据理论的多传感器信息融合算法模型 |
| 4.3.3 实验验证与分析 |
| 4.4 本章小节 |
| 第5章 基于符号模态滤波的初生空化预警方法研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 水轮机初生空化预警指标分析 |
| 5.2.1 水轮机空化噪声信号相关性分析 |
| 5.2.2 水轮机空化噪声信号幅值域特征分析 |
| 5.3 水轮机初生空化预警 |
| 5.3.1 SMDF预警指标 |
| 5.3.2 CUSUM控制图法 |
| 5.3.3 基于SMDF-CUSUM方法的初生空化预警 |
| 5.4 实验验证与对比分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（6）翼型间隙泄漏涡空化机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 空化流动实验研究现状 |
| 1.3 数值模拟和理论的研究 |
| 1.4 本文的主要研究工作 |
| 第二章 非空化的有间隙翼型流动研究 |
| 2.1 实验研究 |
| 2.1.1 实验系统介绍 |
| 2.1.2 实验结果及分析-压力脉动数据 |
| 2.2 数值计算研究 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 翼型间隙空化的湍流模型及特性研究 |
| 3.1 数学模型 |
| 3.1.1 控制方程及湍流模型 |
| 3.1.2 空化模型 |
| 3.2 数值计算 |
| 3.2.1 网格与设置 |
| 3.2.2 不同间隙条件下汽相体积分数分析 |
| 3.2.3 不同攻角、间隙主流方向速度对比 |
| 3.2.4 非稳态计算分析 |
| 3.3 本章总结 |
| 第四章 湍动能修正对间隙空化数值计算的影响分析 |
| 4.1 空化计算湍动能修正分析 |
| 4.2 湍动能修正的定常计算分析 |
| 4.2.1 空化区域分析 |
| 4.2.2 湍动能与涡量分析 |
| 4.3 湍动能修正的非定常计算分析 |
| 4.4 边缘圆角对翼型间隙泄漏空化的影响分析 |
| 4.5 本章总结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 内容总结 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间的学术成果 |
（7）叶片前缘几何特征对水泵水轮机初生空化的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究进展 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第二章 理论基础及研究方法 |
| 2.1 计算流体动力学控制方程 |
| 2.2 遗传算法 |
| 2.3 正交试验方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 翼型前缘几何对初生空化的影响研究 |
| 3.1 研究对象与相关参数 |
| 3.2 原始翼型初生空化特性分析 |
| 3.3 前缘压力降理论预测 |
| 3.4 提高翼型初生空化性能的搜索式优化 |
| 3.5 优化前后初生空化特性对比 |
| 3.6 初生空化的试验验证 |
| 3.7 前缘几何影响翼型初生空化原理分析 |
| 3.8 优化前后升阻力系数对比 |
| 3.9 本章小结 |
| 第四章 提高叶片翼型初生空化性能的设计方法 |
| 4.1 设计思想 |
| 4.2 扩散角积分设计法 |
| 4.3 设计参数取值及其影响 |
| 4.4 基于扩散角积分设计法的翼型重设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 水泵水轮机初生空化性能改善研究 |
| 5.1 研究对象与相关参数 |
| 5.2 无量纲数定义 |
| 5.3 研究方法与相关设置 |
| 5.4 原始叶轮的空化特性 |
| 5.5 基于扩散角积分设计法的叶片改进设计 |
| 5.6 叶片改进设计前后空化性能对比 |
| 5.7 叶片改进设计前后水力性能对比 |
| 5.8 本章小结 |
| 第六章 结论与建议 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 建议 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（8）考虑热力学效应的空化模型修正及低温空化流的数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 低温空化流数值模拟研究 |
| 1.2.2 低温空化流的实验研究 |
| 1.3 课题的研究内容 |
| 第二章 考虑热力学效应空化模型修正与评估 |
| 2.1 控制方程 |
| 2.1.1 基本控制方程 |
| 2.1.2 湍流模型 |
| 2.1.3 空化模型 |
| 2.1.4 壁面函数 |
| 2.2 考虑热力学效应的空化模型修正 |
| 2.2.1 添加热力学效应项的修正 |
| 2.2.2 热力学物性参数的修正 |
| 2.3 数值模型于求解器中的计算实现 |
| 2.3.1 原始空化模型的计算实现 |
| 2.3.2 修正空化模型的计算实现 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 不同温度水空化的空化流数值模拟及其空化特性 |
| 3.1 几何模型和边界条件设置 |
| 3.2 网格划分和无关性验证 |
| 3.3 不同空化模型在不同温度水空化中的应用 |
| 3.4 修正空化模型在不同温度水空化中的应用 |
| 3.5 热力学效应对不同温度水空化的影响 |
| 3.5.1 压力及温度分布对比分析 |
| 3.5.2 空泡形态及空化强度对比分析 |
| 3.5.3 相间质量传输特性对比分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 低温流体空化的两相流数值模拟及其空化机理 |
| 4.1 几何模型和边界条件设置 |
| 4.2 网格划分和无关性验证 |
| 4.3 不同空化模型在低温流体空化中的应用 |
| 4.4 修正空化模型在低温流体空化中的应用 |
| 4.5 热力学效应对低温流体空化的影响 |
| 4.5.1 压力及温度分布对比分析 |
| 4.5.2 空泡形态及空化强度对比分析 |
| 4.5.3 相间质量传输特性对比分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士发表的学术论文及参加的科研工作 |
（9）基于OpenFOAM的水翼空化流动研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.1 课题背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 空化基本理论 |
| 1.2.2 水翼空化研究现状 |
| 1.2.3 波状前缘水翼研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 数值求解方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 控制方程 |
| 2.3 湍流模型 |
| 2.3.1 RNG k-ε模型 |
| 2.3.2 SST k-ω模型 |
| 2.3.3 SAS模型 |
| 2.3.4 基于K方程的大涡模拟 |
| 2.4 空化模型 |
| 2.4.1 Schnerr&Sauer空化模型 |
| 2.4.2 Zwart-Gerber-Belamri空化模型 |
| 2.4.3 Kunz空化模型 |
| 2.5 OpenFOAM数值求解方法 |
| 2.5.1 OpenFOAM基本功能介绍 |
| 2.5.2 有限体积法 |
| 2.5.3 interPhaseChangeFoam求解器数值求解流程 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 二维水翼空化流动的数值模拟验证 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算区域与边界条件 |
| 3.2.1 计算的几何模型 |
| 3.2.2 网格划分 |
| 3.2.3 边界条件设置 |
| 3.3 网格对单相流体数值模拟结果的影响 |
| 3.3.1 网格对翼型前缘附近流场的影响 |
| 3.3.2 网格对翼型升阻力系数的影响 |
| 3.4 湍流模型对数值模拟结果的影响 |
| 3.4.1 湍流模型对空泡闭合区域流场的影响 |
| 3.4.2 湍流模型对翼型尾迹的影响 |
| 3.5 空化模型对数值模拟结果的影响 |
| 3.5.1 空化模型对空泡形态的影响 |
| 3.5.2 空化模型对翼型表面压力分布的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 二维水翼的空化流动研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 二维NACA0009翼型定常空化流动数值模拟 |
| 4.2.1 空化数对二维NACA0009翼型定常空化的影响 |
| 4.2.2 攻角对二维NACA0009翼型定常空化的影响 |
| 4.3 二维Clark-Y翼型非定常空化流动数值模拟 |
| 4.3.1 计算区域与边界条件 |
| 4.3.2 二维Clark-Y翼型云空化水力特性 |
| 4.3.3 湍流模型对二维Clark-Y翼型云空化的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 三维波状前缘水翼的空化流动研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 计算区域与边界条件 |
| 5.2.1 计算的几何模型 |
| 5.2.2 网格划分 |
| 5.2.3 边界条件设置 |
| 5.3 波状前缘水翼空化流动特性 |
| 5.3.1 波状前缘水翼的空泡形态 |
| 5.3.2 波状前缘水翼的升阻力特性及压力分布 |
| 5.3.3 波状前缘水翼附近的流场 |
| 5.4 空化数对波状前缘水翼空化流动特性的影响 |
| 5.4.1 不同空化数下波状前缘水翼的空泡形态 |
| 5.4.2 不同空化数下波状前缘水翼的升阻力特性及压力分布 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 前景展望 |
| 参考文献 |
| 附录一 |
| 附录二 |
| 致谢 |
（10）基于LBM-LES的水翼绕流及空化流的并行数值模拟与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外水翼实验研究现状 |
| 1.3 水翼绕流及空化流动国内外数值研究现状 |
| 1.4 介观数值研究现状 |
| 1.5 本文的主要工作 |
| 第二章 水翼绕流及空化实验 |
| 2.1 循环水洞实验系统 |
| 2.2 水翼模型相关几何参数 |
| 2.3 PIV测试系统及布局 |
| 2.4 高速摄影可视化系统及布局 |
| 2.5 水翼实验方案 |
| 2.6 水翼实验结果及分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 水翼绕流LBM-LES耦合模型 |
| 3.1 LBM演化方程 |
| 3.2 单松弛模型 |
| 3.3 LBM边界处理方法研究 |
| 3.4 LBM-LES耦合模型 |
| 3.5 程序计算流程 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于LBM-LES三维水翼绕流数值研究 |
| 4.1 计算域模型建立 |
| 4.2 模拟参数及格子单位转换 |
| 4.3 初始和边界条件 |
| 4.4 水动力特性分析与验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 空化流SC-CS耦合模型 |
| 5.1 Shan-Chen多相流LBM模型 |
| 5.2 空化流SC-CS耦合模型 |
| 5.3 空化流SC-CS耦合模型验证 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 基于三维空化流SC-CS耦合模型的空化数值研究 |
| 6.1 能障理论 |
| 6.2 Laplace验证及表面张力计算 |
| 6.3 空化流SC-CS耦合模型在气核空化模拟的应用 |
| 6.4 气核空化影响因素分析 |
| 6.5 空化流SC-CS耦合模型在水翼空化模拟的应用 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 三维水翼空化流并行算法研究 |
| 7.1 并行计算概述 |
| 7.2 MPI并行程序设计 |
| 7.3 并行程序性能评估 |
| 7.4 水翼空化流并行算法设计 |
| 7.5 水翼空化流并行计算流程 |
| 7.6 水翼空化流并行计算效能分析 |
| 7.7 本章小结 |
| 第八章 结论与建议 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 建议与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
四、翼型空化绕流数值研究（论文参考文献）
- [1]基于动力学模态分解的水翼空化绕流流动特征分析[D]. 王博文. 哈尔滨工业大学, 2021
- [2]三维水翼的非定常流特性分析与空化预测[D]. 张松. 南昌工程学院, 2020(07)
- [3]离心泵叶片表面空化冲击强度非定常特性研究[D]. 刘祥. 江苏大学, 2020(02)
- [4]三维水翼非稳态空化流场及其辐射噪声的数值模拟研究[D]. 刘志辉. 上海交通大学, 2019(06)
- [5]水轮机空化类型识别与初生空化预警方法研究[D]. 康子洋. 哈尔滨工程大学, 2019(04)
- [6]翼型间隙泄漏涡空化机理研究[D]. 陆于衡. 上海交通大学, 2019(06)
- [7]叶片前缘几何特征对水泵水轮机初生空化的影响研究[D]. 陶然. 中国农业大学, 2018(12)
- [8]考虑热力学效应的空化模型修正及低温空化流的数值模拟研究[D]. 王超超. 江苏大学, 2018(03)
- [9]基于OpenFOAM的水翼空化流动研究[D]. 朱梓铭. 武汉大学, 2018(07)
- [10]基于LBM-LES的水翼绕流及空化流的并行数值模拟与实验研究[D]. 苏砚文. 中国农业大学, 2017(07)