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本研究面向水翼/螺旋槳梢渦空化抑制的實(shí)際工程需求，聚焦于共性技術(shù)和基礎(chǔ)原理探索，為我們與海軍工程大學(xué)合作完成。論文以 NACA0012型橢圓水翼為研究對(duì)象，對(duì)全濕流和空化流工況下的水翼梢渦流場(chǎng)進(jìn)行了研究，并重點(diǎn)分析了主動(dòng)射流位置、角度及速度對(duì)橢圓水翼升阻力系數(shù)、梢渦流場(chǎng)演化以及梢渦空泡結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的影響。

雙擊計(jì)算域設(shè)置，主相設(shè)為水，次相設(shè)為水蒸氣。下一步保持默認(rèn)，質(zhì)量傳遞類(lèi)型選空化，水蒸氣飽和壓力為3170，成核體積分?jǐn)?shù)設(shè)為5e-04，這個(gè)是經(jīng)驗(yàn)值，水泵空化問(wèn)題常用。

為了確定葉片改良帶來(lái)的影響，本文擬通過(guò)三維定常數(shù)值模擬計(jì)算對(duì)這一改良楔形葉片旋轉(zhuǎn)空化器的水動(dòng)力學(xué)特性開(kāi)展深入研究，并與原型葉片的水動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行對(duì)比分析，得到不同轉(zhuǎn)速下葉型對(duì)旋轉(zhuǎn)空化器水動(dòng)力學(xué)特性的影響規(guī)律，以為旋轉(zhuǎn)空化器的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供參考。1 計(jì)算模型圖 1 所示為本文所研究旋轉(zhuǎn)空化器楔形葉片的原始葉型和改良葉型的橫截面。

這確保了水翼表面和域邊界處的高質(zhì)量網(wǎng)格。圖 1：水翼艇尾流的 3D 表示圖 2：箔片周?chē)膹澢鷧^(qū)域然后使用 Fidelity Automesh 執(zhí)行網(wǎng)格細(xì)化和粘性層。圖 3 和圖 4 說(shuō)明了表面上細(xì)胞的良好對(duì)齊。圖 3 和圖 4：肩部（右）和箔前緣（左）上的表面網(wǎng)格因此，這個(gè)水翼網(wǎng)格被放置在笛卡爾背景網(wǎng)格內(nèi)，允許穿越虛擬海洋。

SuperFoiler 側(cè)視圖自由表面高度和箔壓力SuperFoiler 前視圖自由表面高度和箔壓力 固定點(diǎn) VPP 船體水動(dòng)力和力矩輸入矩陣運(yùn)行用于微風(fēng)非水翼性能分析本文中提到：Morrelli & Melvin, Design & Engineering, Inc. 25 年來(lái)一直處于高性能多體船和水翼技術(shù)的前沿。

采用剖面為NACA翼形的前置定子, 改變翼形的拱度比, 分析不同定子結(jié)構(gòu)對(duì)螺旋槳的空化性能和水動(dòng)力性能的影響。首先采用NACA-0424剖面結(jié)構(gòu)的定子(如圖7所示), 分析在不同轉(zhuǎn)速下葉梢部位空化區(qū)域的強(qiáng)度(如圖8所示)。

本人整理的典型水翼的文獻(xiàn)，可以用于試驗(yàn)設(shè)計(jì)和其他學(xué)習(xí)。

水動(dòng)力渦輪機(jī)_NACA_4424翼型 Assem1blade622.SLDASM

流體動(dòng)力空化應(yīng)用 水動(dòng)力空化是一種很有前途的空化技術(shù)，可用作納米材料合成的有效工具。水動(dòng)力空化已成功用于化學(xué)或物理過(guò)程，例如聚合和解聚、微生物細(xì)胞破裂和脂肪酸水解。它還用于水凈化。受控流體動(dòng)力空化的應(yīng)用包括生物柴油合成、生物質(zhì)預(yù)處理、臭氧化、燃料脫硫、閥門(mén)操作、船用螺旋槳以及食品和飲料行業(yè)。 Cadence CFD 仿真工具可以幫助您分析流體動(dòng)力空化對(duì)復(fù)雜的基于流體的機(jī)器系統(tǒng)的影響。

它發(fā)生在許多領(lǐng)域，例如船用螺旋槳、水翼、魚(yú)雷、泵等。許多出版物都涵蓋了該主題，有時(shí)從另一個(gè)角度，從空化開(kāi)始到其實(shí)際物理建模，使用實(shí)用的方法或更復(fù)雜的模型。Cadence 希望通過(guò)這篇博客文章分享其一些專(zhuān)業(yè)知識(shí)， 總結(jié)最先進(jìn)的 CFD 技術(shù) 用于氣蝕預(yù)測(cè)并涵蓋不同的應(yīng)用和 CFD 功能，以滿足工程師的需求。空化起始為了最初研究空化的產(chǎn)生，工程師可能會(huì)傾向于只查看 3D 場(chǎng)中的壓力水平。

（a）體積分?jǐn)?shù)云圖（紅色為水，藍(lán)色為空氣）（b）總阻力仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)對(duì)比 圖6 船舶靜水阻力計(jì)算 5） 新增多相流VOF空化模型（BETA版），可模擬空化現(xiàn)象在多相流VOF模型的基礎(chǔ)上，AICFD 2023R2新增Zwart空化模型（BETA版），可用于模擬旋轉(zhuǎn)機(jī)械中由于壓力快速改變引起的空泡產(chǎn)生和破裂現(xiàn)象（即空化現(xiàn)象），并評(píng)估空化對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械效率的影響

(3) 水動(dòng)力噪聲 水動(dòng)力噪聲是由不規(guī)則的、起伏的海流流過(guò)運(yùn)動(dòng)船只表面而形成的，是水流動(dòng)力作用于艦船的結(jié)果。

空化噪聲： 物體與水的相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起局部壓力下降導(dǎo)致空化。螺旋槳空炮又分成稍渦空化、葉表面空炮和轂渦空泡。潛艇到達(dá)臨界轉(zhuǎn)速，空化噪聲強(qiáng)度急劇上升，其強(qiáng)度正比于空泡體積，空泡尺度逐漸從微米級(jí)增加到毫米，強(qiáng)度增大的同時(shí)，能量峰值逐步向低頻移動(dòng)。在實(shí)際工程中，空泡通常會(huì)收到非均勻來(lái)流的影響，因此出現(xiàn)軸頻調(diào)制。

瞬態(tài)計(jì)算采用大渦模擬(LES)湍流模型，計(jì)算不同工況下螺旋槳的水動(dòng)力性能。所得流場(chǎng)結(jié)果與文獻(xiàn)中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差在5%以?xún)?nèi)。聲學(xué)計(jì)算采用聲學(xué)商業(yè)軟件ACTRAN中的Lighthill聲類(lèi)比方法計(jì)算螺旋槳在進(jìn)速系數(shù)J=0.833時(shí)的非空化噪聲，所得聲場(chǎng)結(jié)果與文獻(xiàn)中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差在10dB以?xún)?nèi)。

圖6 胡佛水壩溢洪道由于空蝕形成的大洞 (圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[3])　　另一個(gè)例子是水翼、螺旋槳、水輪機(jī)葉片。由于高速運(yùn)轉(zhuǎn)，在物體表面的低壓區(qū)也會(huì)產(chǎn)生大量的空泡。空泡潰滅會(huì)產(chǎn)生局部高能沖擊載荷進(jìn)而誘導(dǎo)表面的空蝕破壞（如下圖），而壓力脈沖的累積效應(yīng)也能夠誘發(fā)強(qiáng)烈的振動(dòng)、噪聲等問(wèn)題。螺旋槳空泡噪聲是潛艇隱蔽性中的重要問(wèn)題。

，首先測(cè)量了不同攻角下附體的垂向力（矩），并通過(guò) CFD 程序計(jì)算船的水動(dòng)力系數(shù)，然后設(shè)計(jì)了針對(duì)暈船率、空化現(xiàn)象以及機(jī)械效率的多目標(biāo)優(yōu)化PID 控制程序，擺角控制信號(hào)選擇的是縱搖角和縱搖角速度聯(lián)合控制，最后測(cè)量了裸船模和加裝含主動(dòng)控制程序的附體后模型在 20，30 和 40 kn航速下的加速度和暈船率。

圖 3 顯示了葉輪汽相體積分?jǐn)?shù)云圖，其中，藍(lán)色區(qū)域代表水，紅色區(qū)域代表水汽。圖中可以看出進(jìn)口壓力較高時(shí)(175kPa)空化作用極其微小，隨著進(jìn)口總壓力減小，葉輪空化現(xiàn)象開(kāi)始變得明顯。

本人整理的歷年文獻(xiàn)

starccm和abaqus耦合，有文章可對(duì)比