清华大学热能系罗先武课题组在水动力学空化机理研究方面取得重要进展

  清华新闻网12月9日电 近日,清华大学热能系教师罗先武课题组的研究论文Large Eddy Simulation and theoretical investigations of the transient cavitating vortical flow structure around a NACA66 hydrofoil(绕NACA66水翼的空化瞬变涡流结构的大涡模拟和理论研究)发表于行业内国际著名期刊International Journal of Multiphase Flow(国际多相流)(2015年第1期)上。该项研究在水动力学空化机理研究方面取得重要进展,基于空化的大涡模拟与一维稳定性分析,系统研究了水翼表面瞬变空化漩涡流动结构,首次从理论和数值模拟角度揭示了空化体积二阶导数为低频空化水压脉动激增的根源。

  罗先武为该论文的通讯作者,第一作者季斌是清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室博士后,其他作者包括清华大学吴玉林教授、美国明尼苏达大学Arndt Roger E.A.教授以及中国船舶科学研究中心彭晓星研究员。

 

一个典型周期内的水翼空化瞬变涡流结构。

  空化是许多工业部门常见的一种复杂现象,尤其在能源、水利、船舶、交通等行业广泛存在。空化流动的复杂性不仅体现在空化过程涉及相变、形态演变等问题,而且空化往往发生在旋转的机械中,这样加大了运动的繁杂程度。在实际的工程中,空化流动不仅影响机械及其系统的效率与稳定性,还可能发展为空蚀,造成对流动边壁的材料损伤。因此,开展水力机械复杂空化流动的机理研究具有重要的科学价值,其成果也可以指导工程应用。

绕扭曲水翼的空泡与各漩涡分量的关系。

  前期工作中,罗先武课题组在国家自然科学基金等持续资助下,围绕水力机械空化水动力学研究这一前沿课题,采用局部时均化模型和大涡模拟方法,考虑空化流动的局部压缩性对湍流粘性的影响,进一步提高了空化湍流模拟的精度水平,计算结果准确再现了二维水翼、三维扭曲水翼、螺旋桨等不同水力机械流动部件的非定常空化演变特征。研究成果不仅成功应用于多系列水力机械新产品的研制,而且推广至航天、船舶等军工领域,取得了重大的社会效益和良好的经济效益。研究成果先后获得2012年度浙江省科学技术一等奖和高等学校科学研究优秀成果奖科技进步二等奖、2014年度高等学校科学研究优秀成果奖二等奖(推广类)、2007年度浙江省科学技术二等奖和第14届中国国际工业博览会创新奖。 

两种不同螺旋桨的空化形态及空化诱导压力脉动的时变曲线。

  近3年相关工作在International Journal of Multiphase Flow 国际多相流杂志)、Ocean Engineering(海洋工程) 、ASME Journal of Fluids Engineering(美国机械工程学会流体工程杂志)等重要国际期刊发表,SCI引用百余次。

  文章链接

  http://dx.doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2014.10.008

供稿:热能工程系 编辑:  蕾蕾

2014年12月09日 17:55:09  清华新闻网

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