基于传质源项的水翼空蚀风险数值预报

随着舰船航速和吨位的不断提高及对推进效能要求的提升,船舶带空泡运行越来越常见,随之而来的空蚀危害也越来越受到人们的关注。然而,由于空蚀机理的复杂性,准确预报空蚀风险依然非常具有挑战性。本文以NACA 0009三维扭曲水翼为模型,首先采用大涡模拟方法对绕模型水翼空化流动的非定常特性进行数值模拟,并与高速摄影结果进行对比分析,结果表明,数值模拟较好地捕捉到了空化流动的非定常行为特征。然后在分析单空泡溃灭模型的基础上,提出当地压强、当地压强变化率及壁面累积能量三个预报水翼表面空蚀风险的参数。通过为三个参数确定阈值,可以获得空蚀风险区域及相对空蚀风险强度。采用基于传质源项的表达计算壁面累积能量大小,避免了差分格式误差。结果表明：预报的空蚀风险区域与试验结果吻合较好;其预报的最严重的空蚀风险区域处于片空化脱落区域,与试验结果亦吻合较好。