Численное моделирование отрывного кавитационного обтекания гидрокрыла
Проведены расчеты развития гидродинамических неустойчивостей и формирования кавитационных структур при пространственном обтекании крылового профиля NACA0015. Моделирование кавитирующего течения проводится в рамках приближения квазигомогенной двухфазной среды. Одножидкостная модель кавитации включает в себя уравнение переноса массовой доли паровой фазы с источниковым членом, который описывает испарение и конденсацию. Выражение для массового источника паровой фазы основывается на уравнении динамики радиуса кавитационного пузырька Рэлея-Плессета.
Представлен численный алгоритм решения осредненных уравнений гидродинамики квазигомогенной двухфазной среды на базе метода конечного объема для неструктурированных сеток. Предложен численный метод моделирования стационарных и нестационарных кавитационных течений на основе методики расщепления, позволяющий описывать сильные нелинейные связи между полями давления, плотности и скорости, характерные для кавитационных течений.
В качестве моделей турбулентности для моделирования пространственного обтекания использовалась двухзонная k-omega модель Ментера (URANS) и ее модификация для метода моделирования отсоединенных вихрей (DES).
Моделирование хорошо предсказывает наблюдающийся в эксперименте периодический процесс формирования таких кавитационных структур, как присоединенная каверна и возвратное течение. Расчеты по методу DES показали, что его использование позволяет разрешить большое число вихревых структур, образующихся в ближнем следе кавитирующего гидрокрыла. Использование URANS подхода позволяет уменьшить вычислительные затраты при сохранении предсказания основных частот периодического процесса.
Результаты моделирования сравниваются с экспериментальными данными, полученными PIV методом. Эксперимент выполнен в ИТ СО РАН Марковичем Д.М. и Первуниным К.С. Из сравнения картины течения в центральном сечении видно, что хорошо предсказывается расположение области максимальных пульсаций скорости и область возвратного течения на поле средней скорости.
To reports list
|
