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| 当液体中局部流场压力下降到饱和蒸汽压力时,周围液体便由液相变成气相,形成空化。空化现象广泛存在于水力机械、高速水洞、水中兵器、水翼、水泵、螺旋桨等场合,是制约水力机械、水中兵器等发展的重要原因。尤其是,空化泡溃灭产生的高速射流和冲击压力对物体壁面会产生严重的空蚀破坏。目前能检索到的针对附壁空化泡近自由液面溃灭现象的研究成果较少,对溃灭现象的描述各有侧重。本文以附着在固体壁面上的空化泡为研究对象,利用Fluent软件对附壁空化泡近自由液面溃灭特性进行数值分析。本文采用流体体积分数(VOF)模型和非稳态方法求解Navier-Stokes方程,首先研究了水平固体壁面与自由液面之间不同距离条件下附壁空化泡的溃灭形态、溃灭压力场和溃灭速度场分布；其次在不同液面夹角和不同液面高度条件下对竖直壁面上的附壁空化泡的溃灭特性进行了数值分析；最后探讨了表面张力对竖直壁面上的附壁空化泡溃灭时间、溃灭压力和回弹现象的影响。研究结果表明,利用Fluent软件中VOF模型研究附壁空化泡近自由液面溃灭现象具有可行性。在水平壁面的附壁空化泡溃灭过程中,随着自由液面与壁面距离的缩短,溃灭时间减小,自由液面射流强度随之增加,溃灭方式随之改变；空化泡溃灭方式改变之后,壁面上的溃灭压力减小,溃灭速度流场分布发生明显改变。在竖直壁面上附壁空化泡溃灭过程中,随着夹角的减小或液面高度的减小,溃灭时间呈递减趋势,回弹现象随之出现,回弹现象对自由液面射流速度和方向产生影响。在计入表面张力后,溃灭时间缩短,溃灭点发生变化,溃灭压力冲击变大；自由液面射流提前发生。 |
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