不同空泡脱落模式下空化多尺度特性研究

云状空化是一种以相变为核心，包含多种尺度空泡生长演变行为的强瞬态多相流动现象。该文采用双向耦合欧拉-拉格朗日多尺度空化模型，模拟了空化数σ=1.2时，绕8°攻角三维NACA66水翼空化流动，通过VOF(volume of fluid)界面捕捉法求解欧拉体系下大尺度空穴演化，利用拉格朗日体系下的离散空泡模型(DBM)追踪亚网格尺度离散空泡运动及生长溃灭过程。结果表明：绕水翼云状空化流动，包含附着型片状空泡生长与发展、回射流产生与推进、云状空泡脱落和宏观片空泡再次生长以及压力波推进4个阶段。离散空泡数量及尺度随大尺度空穴周期性演变而变化，主要分布在强湍流脉动区。在各空化发展阶段，离散空泡集中分布在水翼中后部，微空泡直径概率密度函数均符合单峰Gamma分布，最高空泡数密度泡径为50μm。在湍动程度较小的附着型空穴生长阶段，微空泡数密度相对于空泡直径呈-5/3幂率特征；在湍动程度较大的回射流发展阶段、云状空穴脱落溃灭及压力波推进阶段，较小尺度的微空泡数密度相对于空泡直径呈-2/3幂率特征，较大尺度的微空泡数密度相对于空泡直径呈-6幂率特征。