清華大學(xué)熱能系羅先武課題組在水動(dòng)力學(xué)空化機(jī)理研究方面取得重要進(jìn)展
清華新聞網(wǎng)12月9日電 近日，清華大學(xué)熱能系教師羅先武課題組的研究論文Large Eddy Simulation and theoretical investigations of the transient cavitating vortical flow structure around a NACA66 hydrofoil（繞NACA66水翼的空化瞬變渦流結(jié)構(gòu)的大渦模擬和理論研究）發(fā)表于行業(yè)內(nèi)國(guó)際著名期刊International Journal of Multiphase Flow（國(guó)際多相流）（2015年第1期）上。該項(xiàng)研究在水動(dòng)力學(xué)空化機(jī)理研究方面取得重要進(jìn)展，基于空化的大渦模擬與一維穩(wěn)定性分析，系統(tǒng)研究了水翼表面瞬變空化漩渦流動(dòng)結(jié)構(gòu)，首次從理論和數(shù)值模擬角度揭示了空化體積二階導(dǎo)數(shù)為低頻空化水壓脈動(dòng)激增的根源。
羅先武為該論文的通訊作者，第一作者季斌是清華大學(xué)水沙科學(xué)與水利水電工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士后，其他作者包括清華大學(xué)吳玉林教授、美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)Arndt Roger E.A.教授以及中國(guó)船舶科學(xué)研究中心彭曉星研究員。
一個(gè)典型周期內(nèi)的水翼空化瞬變渦流結(jié)構(gòu)。
空化是許多工業(yè)部門(mén)常見(jiàn)的一種復(fù)雜現(xiàn)象，尤其在能源、水利、船舶、交通等行業(yè)廣泛存在?？栈鲃?dòng)的復(fù)雜性不僅體現(xiàn)在空化過(guò)程涉及相變、形態(tài)演變等問(wèn)題，而且空化往往發(fā)生在旋轉(zhuǎn)的機(jī)械中，這樣加大了運(yùn)動(dòng)的繁雜程度。在實(shí)際的工程中，空化流動(dòng)不僅影響機(jī)械及其系統(tǒng)的效率與穩(wěn)定性，還可能發(fā)展為空蝕，造成對(duì)流動(dòng)邊壁的材料損傷。因此，開(kāi)展水力機(jī)械復(fù)雜空化流動(dòng)的機(jī)理研究具有重要的科學(xué)價(jià)值，其成果也可以指導(dǎo)工程應(yīng)用。
繞扭曲水翼的空泡與各漩渦分量的關(guān)系。
前期工作中，羅先武課題組在國(guó)家自然科學(xué)基金等持續(xù)資助下，圍繞水力機(jī)械空化水動(dòng)力學(xué)研究這一前沿課題，采用局部時(shí)均化模型和大渦模擬方法，考慮空化流動(dòng)的局部壓縮性對(duì)湍流粘性的影響，進(jìn)一步提高了空化湍流模擬的精度水平，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確再現(xiàn)了二維水翼、三維扭曲水翼、螺旋槳等不同水力機(jī)械流動(dòng)部件的非定?？栈葑兲卣?。研究成果不僅成功應(yīng)用于多系列水力機(jī)械新產(chǎn)品的研制，而且推廣至航天、船舶等軍工領(lǐng)域，取得了重大的社會(huì)效益和良好的經(jīng)濟(jì)效益。研究成果先后獲得2012年度浙江省科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)和高等學(xué)?？茖W(xué)研究?jī)?yōu)秀成果獎(jiǎng)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、2014年度高等學(xué)?？茖W(xué)研究?jī)?yōu)秀成果獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)（推廣類(lèi)）、2007年度浙江省科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)和第14屆中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)創(chuàng)新獎(jiǎng)。
兩種不同螺旋槳的空化形態(tài)及空化誘導(dǎo)壓力脈動(dòng)的時(shí)變曲線(xiàn)。
近3年相關(guān)工作在International Journal of Multiphase Flow （國(guó)際多相流雜志）、Ocean Engineering（海洋工程） 、ASME Journal of Fluids Engineering（美國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)流體工程雜志）等重要國(guó)際期刊發(fā)表，SCI引用百余次。
文章鏈接：
http://dx.doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2014.10.008
供稿：熱能工程系 編輯： 蕾蕾
