渦環(huán)泄氣方式下通氣空化的非定常流動(dòng)特性研究

段磊,王國(guó)玉,付細(xì)能

(北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛學(xué)院,北京 100081）

渦環(huán)泄氣方式下通氣空化的非定常流動(dòng)特性研究

段磊,王國(guó)玉,付細(xì)能

(北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛學(xué)院,北京 100081）

為了了解渦環(huán)泄氣方式下通氣空化的非定常流動(dòng)特性,采用實(shí)驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算的方法研究了繞錐頭回轉(zhuǎn)體通氣空化流場(chǎng)。數(shù)值計(jì)算中,為了精確捕捉由于分離流動(dòng)而產(chǎn)生的旋渦結(jié)構(gòu)采用了基于空間尺度修正的濾波器模型(FBM).實(shí)驗(yàn)中,采用高速錄像技術(shù)觀察了對(duì)應(yīng)工況下繞錐頭回轉(zhuǎn)體通氣空化的空泡形態(tài)。研究結(jié)果表明:數(shù)值計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果取得較好的一致;通氣空化的非定常流動(dòng)現(xiàn)象為空泡尾流區(qū)云霧狀空泡團(tuán)的斷裂脫落過(guò)程;空泡閉合位置的高壓與空泡區(qū)域的低壓形成較大逆壓梯度,使空泡區(qū)域出現(xiàn)流動(dòng)分離,進(jìn)而在空泡區(qū)域產(chǎn)生復(fù)雜的旋渦結(jié)構(gòu),此旋渦結(jié)構(gòu)與主流相互作用引起了空泡斷裂,從而產(chǎn)生了脫落空穴渦。

流體力學(xué);通氣空化;逆壓梯度;流動(dòng)分離;空泡脫落

0 引言

通氣空泡是一種非常復(fù)雜的高速流動(dòng)現(xiàn)象,涉及到多相流、湍流、質(zhì)量輸運(yùn)、可壓縮性和非定常性等復(fù)雜的流動(dòng)機(jī)制。為了進(jìn)一步研究通氣空泡的非定常流動(dòng)現(xiàn)象,分析通氣空化的流動(dòng)機(jī)理,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)通氣空泡進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算研究。Semenenko[1]根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論研究提出了雙渦、渦環(huán)以及空泡振蕩3種不同的泄氣方式(見圖1),并且分析了這3種流動(dòng)形成的原因,即雙渦泄氣方式是由重力效應(yīng)引起,空泡通過(guò)兩個(gè)中空的渦管不斷從尾部攜帶氣體到下游;渦環(huán)泄氣方式是由流動(dòng)分離引起的復(fù)雜旋渦結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的,空泡尾流區(qū)充滿了泡沫狀的水氣混合物,周期性地以渦環(huán)的形式從閉合區(qū)脫落;空泡振蕩泄氣方式是在持續(xù)過(guò)高地通氣量下導(dǎo)致空泡失穩(wěn),產(chǎn)生自激振蕩,從而使較大團(tuán)氣泡從空泡后端周期性分離。通氣超空泡形成階段是在渦環(huán)泄氣方式下的非定常流動(dòng)現(xiàn)象,是研究通氣超空化不可或缺的環(huán)節(jié),因此,國(guó)內(nèi)外大量學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了大量研究:明尼蘇達(dá)大學(xué)的Arndt對(duì)帶圓盤空化器的回轉(zhuǎn)體進(jìn)行了一系列的通氣空化實(shí)驗(yàn)研究,在文獻(xiàn)[2-5]中得出了在渦環(huán)泄氣方式下,空泡形態(tài)與通氣率以及通氣空化數(shù)的關(guān)系,分析了通氣空泡的滯后效應(yīng),同時(shí)采用TIME-RESOLVED PIV技術(shù)對(duì)通氣空化尾跡進(jìn)行分析,得到尾流區(qū)域的時(shí)均速度分布和瞬時(shí)渦量分布,并且對(duì)PIV采集到的圖像進(jìn)行灰度處理得到尾流區(qū)域各個(gè)位置的含氣率;Kinzel等[6-8]采用DES湍流模型對(duì)繞回轉(zhuǎn)體通氣空化流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,得到了空泡區(qū)域出現(xiàn)流動(dòng)分離時(shí)通氣空化的空泡形態(tài),重點(diǎn)分析了反向射流的形成機(jī)理和發(fā)展范圍;陳鑫[9]建立了氣汽液三相流模型對(duì)超空化航行體通氣空化流動(dòng)特性進(jìn)行研究,著重分析了渦環(huán)泄氣方式下通氣空化的非定常流動(dòng)現(xiàn)象;時(shí)素果等[10]對(duì)繞空化器通氣空化流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,提出FBM湍流模型能更加準(zhǔn)確地捕捉通氣空化的渦旋結(jié)構(gòu);Wang等[11]采用基于密度修正的湍流模型對(duì)繞回轉(zhuǎn)體通氣空化流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,得到了通氣空化兩相流的旋渦特性。

為了進(jìn)一步研究渦環(huán)泄氣方式下通氣空化的非定常流動(dòng)特性,采用實(shí)驗(yàn)的方法觀測(cè)了繞錐頭回轉(zhuǎn)體通氣空化空泡形態(tài),采用數(shù)值計(jì)算的方法得到了對(duì)應(yīng)工況下通氣空化的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)?；趯?shí)驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算結(jié)果,從空泡形態(tài)變化、流場(chǎng)結(jié)構(gòu)以及渦動(dòng)力學(xué)這三個(gè)方面分析了通氣空化的非定常流動(dòng)特性。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與數(shù)值計(jì)算方法

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與方法

圖1 3種泄氣方式示意圖Fig.1 Schematic diagram of 3 gas-leakage forms

實(shí)驗(yàn)在閉式循環(huán)空化水洞[12-13]進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)段截面為0.19 m×0.07 m矩形,長(zhǎng)度為0.7 m.通過(guò)實(shí)驗(yàn)段的上下部及前側(cè)面的透明有機(jī)玻璃窗觀察通氣空泡形態(tài)。圖2給出了實(shí)驗(yàn)中所采用的高速攝像觀察系統(tǒng)簡(jiǎn)圖,本系統(tǒng)包括作為光源的鏑燈、記錄流場(chǎng)結(jié)構(gòu)的高速攝像機(jī)和一臺(tái)用于實(shí)時(shí)顯示存儲(chǔ)圖像的計(jì)算機(jī)。其中3臺(tái)鏑燈功率皆為1 kW,分別作為主光源和輔光源。記錄流場(chǎng)圖像的高速攝像機(jī)是美國(guó)柯達(dá)公司生產(chǎn)的HG-LE型相機(jī)。HG-LE高速攝像機(jī)以CMOS傳感器為記錄介質(zhì),具有速度快、耗電量小且圖像清晰的特點(diǎn)。其記錄速度最高可達(dá)

100 000幀/s,完全能夠滿足通氣空化流場(chǎng)研究的需要。

圖2 高速攝像觀察系統(tǒng)布置圖Fig.2 Layout of high speed camera system

1.2 控制方程與數(shù)值計(jì)算方法

假定氣液兩相為均相流動(dòng),相間無(wú)速度滑移,氣液兩相的連續(xù)方程和動(dòng)量方程如文獻(xiàn)[10]所示。1.2.1 湍流模型

由Johansen等提出的濾波器湍流模型中,k方程和ε方程分別為式中:uj與xj分別為3個(gè)方向的速度和位置,j=1, 2, 3;k、ε分別為湍動(dòng)能和湍流耗散率;Pt為湍動(dòng)能生成項(xiàng);μt為湍流黏性系數(shù);ρl為水的密度;αl為水的體積分?jǐn)?shù);ρg為氣相密度;αg為空氣體積份數(shù);ρm為混合介質(zhì)密度;模型常數(shù)分別為Cε1=1.44,Cε2= 1.92,σε=1.3,σk=1.0,Cμ=0.09;F為濾波函數(shù),由濾波器尺寸λ和湍流長(zhǎng)度比尺的比值大小決定,定義為

在標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型中加入濾波函數(shù)后,對(duì)尺度小于濾波器尺寸的湍流,采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型模擬,對(duì)尺度大于濾波器尺寸的湍流結(jié)構(gòu),則采用直接計(jì)算方法求解,由(6)式可知,當(dāng)湍流尺度較大時(shí),湍流黏性系數(shù)表達(dá)為

值得注意的是,為了保證濾波過(guò)程的實(shí)現(xiàn),所選取的濾波器尺寸應(yīng)不小于濾波計(jì)算區(qū)域的網(wǎng)格大小,即λ＞Δgrid,這里網(wǎng)格大小取為

式中:Δx、Δy和Δz分別為網(wǎng)格在3個(gè)坐標(biāo)方向的長(zhǎng)度。

1.2.2 渦動(dòng)力學(xué)方程

渦量來(lái)源于流場(chǎng)存在的速度梯度,是描述有旋流動(dòng)的一個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)物理量,渦量場(chǎng)在某些情況下會(huì)演化成一個(gè)個(gè)離散的渦量聚集的渦旋,因此研究分離運(yùn)動(dòng)離不開渦運(yùn)動(dòng)。渦動(dòng)力學(xué)方程如下所示:

式中:ω和u分別是流場(chǎng)中的渦量和速度矢量;(ω· Δ)u表示速度梯度引起渦線的伸縮和彎曲,從而使渦量的大小和方向發(fā)生變化;ω(Δ·u)表示流體微團(tuán)的體積變化引起渦量大小發(fā)生變化;Δρ× Δ

mp/為由于不平行的壓力和密度梯度導(dǎo)致的斜壓矩生成項(xiàng);Δ2ω為渦量的耗散項(xiàng)。為了更加形象地分析各個(gè)源項(xiàng)對(duì)渦量變化率的影響,各個(gè)源項(xiàng)定義為

1.2.3 無(wú)量綱參數(shù)與參考時(shí)間

在本文中定義通氣率、弗洛德數(shù)、壓力系數(shù)、阻力系數(shù):

式中:Qv為通氣率;Fr為弗洛德數(shù);Cp為壓力系數(shù);Cd為阻力系數(shù);Qin為通氣量;v［為來(lái)流速度;d為回轉(zhuǎn)體直徑;g為重力加速度;p為彈體表面壓力; Fd為回轉(zhuǎn)體所受的阻力。

1.2.4 計(jì)算邊界條件與設(shè)置

計(jì)算采用與實(shí)驗(yàn)幾何尺寸相同的回轉(zhuǎn)體,圖3給出了計(jì)算區(qū)域及其邊界條件?；剞D(zhuǎn)體前端的區(qū)域采用O型結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,這樣可以較好地匹配軸對(duì)稱體頭部的形狀,圖4給出了回轉(zhuǎn)體周圍的網(wǎng)格加密區(qū)域。計(jì)算中,采用速度進(jìn)口和壓力出口進(jìn)行邊界條件的設(shè)置,設(shè)置值與實(shí)驗(yàn)測(cè)量值保持一致。

圖3 邊界條件設(shè)置Fig.3 Outline of computational domain

為了驗(yàn)證網(wǎng)格數(shù)對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響,針對(duì)空化器采用了4種不同的網(wǎng)格數(shù)對(duì)全沾濕流場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算,其中寬、長(zhǎng)和高的網(wǎng)格大小分別為40×280× 60,40×360×60,40×400×60和40×440×60.通過(guò)計(jì)算,結(jié)果如表1所示,其中40×360×60,40× 400×60和40×440×60計(jì)算結(jié)果差別較小,結(jié)合計(jì)算精度和計(jì)算經(jīng)濟(jì)性,選擇網(wǎng)格數(shù)為40×360× 60.

圖4 網(wǎng)格剖面示意圖Fig.4 Computational grid around axisymmetric body

表1 網(wǎng)格尺寸對(duì)回轉(zhuǎn)體阻力計(jì)算結(jié)果的影響Tab.1 Cdof axisymmetric body versus grid size

2 計(jì)算結(jié)果與分析

2.1 通氣空化空泡形態(tài)的變化

表2為弗洛德數(shù)為12.5、通氣率為0.13時(shí),采用實(shí)驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算得到的繞錐頭回轉(zhuǎn)體通氣空化空泡形態(tài)隨時(shí)間的變化。表2左半部分是高速錄像觀測(cè)到的空泡形態(tài)隨時(shí)間的變化,表2右半部分是對(duì)應(yīng)時(shí)刻數(shù)值計(jì)算得到的空泡形態(tài)隨時(shí)間的變化。如表2所示,數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果都能比較清晰地描述通氣空化空泡的斷裂、脫落的準(zhǔn)周期發(fā)展過(guò)程。經(jīng)過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算結(jié)果的觀察,如圖5所示,通氣空化空泡分為三個(gè)部分:附著在回轉(zhuǎn)體肩部的相對(duì)穩(wěn)定空泡區(qū)、附著空泡尾端的斷裂空泡團(tuán)和脫離回轉(zhuǎn)體的脫落空泡團(tuán)。在t時(shí)刻,空泡尾流區(qū)域出現(xiàn)較大尺度的空泡斷裂,但斷裂空泡團(tuán)并沒有完全脫離附著回轉(zhuǎn)體肩部的空泡;在t+5 ms時(shí)刻,空泡尾流區(qū)域的云霧狀空泡團(tuán)已經(jīng)完全脫離回轉(zhuǎn)體,形成大尺度脫落的云霧狀空泡團(tuán),沿著回轉(zhuǎn)體壁面向其尾部發(fā)展;在t+10 ms時(shí)刻,大尺度脫落空泡團(tuán)沿著回轉(zhuǎn)體壁面繼續(xù)向回轉(zhuǎn)體尾部發(fā)展,附著回轉(zhuǎn)體肩部區(qū)域的空泡尾流區(qū)域沒有出現(xiàn)明顯的空泡斷裂現(xiàn)象;在t+15 ms和t+20 ms時(shí)刻,空泡尾流區(qū)又一次出現(xiàn)空泡斷裂區(qū)域,尾空泡仍沒有脫離附著回轉(zhuǎn)體肩部區(qū)域的空泡;在t+25 ms時(shí)刻,空泡尾流區(qū)域的云霧狀空泡團(tuán)已經(jīng)與附著回轉(zhuǎn)體肩部區(qū)域的空泡完全斷裂,又一次形成大尺度的脫落空泡團(tuán),沿著回轉(zhuǎn)體壁面向其尾部發(fā)展。由此可見,繞錐頭回轉(zhuǎn)體通氣空化空泡演變的非定常流動(dòng)過(guò)程為:空泡尾流區(qū)域的云霧狀空泡團(tuán)斷裂、脫落準(zhǔn)周期發(fā)展過(guò)程,且非定常流動(dòng)的周期為25 ms.

表2 空泡形態(tài)隨時(shí)間的變化Tab.2 Experimental-numerical comparison of ventilated cavities

圖5 通氣空化空泡形態(tài)示意圖Fig.5 Schematic diagram of ventilated cavity shapes

2.2 通氣空化非定常流場(chǎng)分布

由上文可知,在繞錐頭回轉(zhuǎn)體通氣空化非定常流動(dòng)過(guò)程中,伴隨著空穴的斷裂脫落過(guò)程。為了進(jìn)一步分析通氣空化的非定常流動(dòng)特性,需要對(duì)通氣空化流場(chǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。

2.2.1 壓力與速度的變化

表3為不同時(shí)刻彈體表面、空泡區(qū)域壓力分布圖和三維流線圖,其中空泡區(qū)域壓力分布是先做出空泡形態(tài),然后按絕對(duì)壓力大小顯示;為了較直觀地描述氣體出流規(guī)律,選取通氣縫位置為三維流線的起始點(diǎn),流線按軸向速度大小顯示。如表3所示:在t時(shí)刻,空泡斷裂位置出現(xiàn)了瞬時(shí)高壓,斷裂空泡區(qū)域內(nèi)存在明顯的旋渦結(jié)構(gòu);在t+5 ms和t+10 ms時(shí)刻,斷裂空泡已經(jīng)完全脫離附著空泡區(qū)域,空泡閉合位置為高壓區(qū)域,而附著空泡區(qū)域是壓力相對(duì)穩(wěn)定的低壓區(qū),在整個(gè)空泡內(nèi)形成較大逆壓梯度,在其作用下,空泡尾流區(qū)形成大尺度的低速旋渦結(jié)構(gòu),此旋渦結(jié)構(gòu)是尾空泡斷裂脫落的主要原因。在t+15 ms時(shí)刻,此旋渦結(jié)構(gòu)與主流相互作用,引起了尾空泡的部分?jǐn)嗔?在空泡斷裂位置出現(xiàn)了瞬時(shí)高壓區(qū)域;在t+20 ms和t+25 ms時(shí)刻,尾空泡與附著空泡逐漸斷裂,由尾空泡斷裂而引起的瞬時(shí)高壓區(qū)域逐漸增大,空泡區(qū)域始終存在較大逆壓梯度,附著空泡尾流區(qū)域依然存在速度旋渦結(jié)構(gòu)。

表3 不同時(shí)刻壓力與流線圖Tab.3 Contours of pressures and streamlines around axisymmetric body at various times

2.2.2 尾流區(qū)渦旋結(jié)構(gòu)的發(fā)展及其引起的當(dāng)?shù)貕毫Φ淖兓?/p>

為了更加形象地描述通氣空化非定常流動(dòng)過(guò)程中空泡形態(tài)變化與渦結(jié)構(gòu)的關(guān)系,本節(jié)截取了如圖6所示的zx平面空泡尾流區(qū)域,對(duì)此區(qū)域的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。圖7為不同時(shí)刻空泡尾流區(qū)的速度失量和氣體體積分?jǐn)?shù),圖8、圖9分別為不同時(shí)刻彈體表面壓力系數(shù)和特征速度(其中L為彈體長(zhǎng)度)。從圖8中可以看出:在t+5 ms和t+10 ms時(shí)刻,空泡區(qū)域內(nèi)存在較大逆壓梯度,使空泡尾流區(qū)出現(xiàn)流動(dòng)分離,進(jìn)而從圖9中可以看出明顯的反向速度以及從圖7中可以清晰地觀察到速度旋渦,隨著空泡的不斷發(fā)展旋渦結(jié)構(gòu)的尺度不斷增大,并且渦旋中心位置沿著主流方向向回轉(zhuǎn)體尾部推進(jìn);在t+ 15 ms時(shí)刻,在主流與旋渦結(jié)構(gòu)相互作用下,空泡尾流區(qū)域由一個(gè)旋向?yàn)轫槙r(shí)針的速度旋渦分裂為3個(gè)旋向?yàn)轫槙r(shí)針的渦團(tuán),進(jìn)而引起了空泡的斷裂,從圖8中可以看出在空泡斷裂位置出現(xiàn)了瞬時(shí)高壓。

圖6 截面位置示意圖Fig.6 Schematic diagram of cross section

圖7 不同時(shí)刻空泡尾流區(qū)域速度矢量與體積分?jǐn)?shù)Fig.7 Air volume fractions and corresponding velocity vectors at different times

圖8 不同時(shí)刻彈體表面壓力系數(shù)Fig.8 The pressure distributions on surface of axisymmetric body at various times

圖9 不同時(shí)刻彈體表面特征速度Fig.9 The characterisitic velocities on surface of axisymmetric body at various times

2.2.3 通氣空化的渦動(dòng)力學(xué)分析

由上文可知,通氣空化空泡發(fā)展出現(xiàn)了較復(fù)雜的渦旋結(jié)構(gòu),故本節(jié)運(yùn)用渦動(dòng)力學(xué)分析方法對(duì)通氣空化空泡發(fā)展的非定常流動(dòng)過(guò)程進(jìn)行分析,表4為不同時(shí)刻空泡區(qū)域引起渦量變化的各個(gè)源項(xiàng)中所占的比例,首先做出空泡形態(tài),然后空泡形態(tài)按各個(gè)源項(xiàng)所占的比例顯示。由表4可以看出:從通氣縫出流的氣體先向通氣縫前端發(fā)展,然后在主流的作用下向彈體尾部發(fā)展;而在空泡尾部始終存在復(fù)雜的旋渦結(jié)構(gòu),所以在空泡的前端和尾部有較大的速度梯度,因此,由速度梯度引起的渦量變化在空泡前端和尾部所占比例較大。空泡的斷裂引起較大的壓力脈動(dòng),空泡尾流區(qū)水相與氣相混合劇烈此處的密度變化較大,因此,在空泡斷裂位置和空穴尾部水氣混合劇烈區(qū)域由不平行的壓力和密度梯度引起的渦量變化所占的比例較大。

3 結(jié)論

本文采用實(shí)驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的方法,對(duì)渦環(huán)泄氣方式下通氣空化的非定常流動(dòng)特性進(jìn)行研究,得到如下結(jié)論:

1)在渦環(huán)泄氣方式下通氣空化空泡發(fā)展是一個(gè)準(zhǔn)周期的流動(dòng)過(guò)程,即空泡尾流區(qū)云霧狀空泡團(tuán)的斷裂、脫落過(guò)程。

表4 渦動(dòng)力學(xué)方程中的各個(gè)源項(xiàng)在空泡區(qū)域內(nèi)所占比例Tab.4 Ratio of source terms of vortex dynamic equation in the region of ventilated cavity

2)通氣空化的形態(tài)包含三個(gè)部分,回轉(zhuǎn)體肩部附著型空穴、附著空泡尾流區(qū)斷裂空泡團(tuán)和脫落彈體的脫落空泡團(tuán);附著型空穴和斷裂空泡團(tuán)的其分界位置是斷裂區(qū)域,當(dāng)空泡斷裂后,斷裂空泡團(tuán)沿著主流方向發(fā)展,形成脫落空泡團(tuán),通氣縫出流的氣體使前端空穴繼續(xù)增長(zhǎng)。

3)空泡尾端的高壓區(qū)與空泡內(nèi)部的低壓區(qū)形成了較大逆壓梯度,引起了空泡區(qū)域出現(xiàn)流動(dòng)分離,進(jìn)而在空泡區(qū)域產(chǎn)生復(fù)雜的旋渦結(jié)構(gòu),此旋渦結(jié)構(gòu)與主流相互作用引起了空泡斷裂,從而產(chǎn)生了脫落空穴渦。

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SHI Su-guo,WANG Guo-yu,YU Zhi-yi,et al.Evaluation of the filter-based turbulence model for computation of unsteady ventilated supercavitating flows[J].Journal of Ship Mechanics,2012, 16(10):1100-1106.(in Chinese)

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[13] 張敏弟,邵峰,付細(xì)能,等.繞空化器自然空化與通氣空化的對(duì)比[J].工程熱物理學(xué)報(bào),2012,33(7):1148-1150.

ZHANG Min-di,SHAO Feng,FU Xi-neng,et al.Camparison between natural and ventilated cavitation around a cavitator[J], Journal of Engineering Thermophysics,2012,33(7):1148-1150.(in Chinese)

Research on the Unsteady Characteristics of Ventilated Cavitating Flows in the Form of Gas-leakage by Toroidal Vortex

DUAN Lei,WANG Guo-yu,FU Xi-neng
(School of Mechenical Engineering,Beijing Institute of Technology,Beijing 100081,China)

To understand the unsteady characteristics of ventilated cavitation in the form of gas-leakage by toroidal vortex,the ventilated cavitating flows around axisymmetric body are researched by the experimental and numerical methods.A filter-based turbulence model is used in numerical simulation in order to accurately capture the vortex separation.In experiment,the high-speed video camera is used to observe the flow structure.The results show that the numerical results are consistent with the experimental results.The unsteady ventilated cavitating flow is the shedding process of cloud bubble in the rear of ventilated cavity.Flow separation in the region of ventilated cavity is caused by adverse pressure gradient,resulting in a complex vortex structure.An interaction between vortex structure and the main flow leads to the cloud bubble shedding in the rear of ventilated cavity.

fluid mechanics;ventilated cavity;adverse pressure gradient;flow separation;bubble shedding

TV131.32

:A

1000-1093(2014)05-0711-08

10.3969/j.issn.1000-1093.2014.05.020

2013-09-05

國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(51239005)

段磊(1982—),男,博士研究生。E-mail:duanlei_19830108@163.com;王國(guó)玉(1961—),男,教授,博士生導(dǎo)師。E-mail:wangguoyu@bit.edu.cn