1、空化是指在液體流場的低壓區(qū)域形成蒸汽空泡的過程，同時高速流動中發(fā)生的空化是一種存在相間質量傳輸的復雜流動過程，在空泡的發(fā)生、發(fā)展和破裂的過程中都存在著熱力學效應。由于常溫水的空化一般可以忽略這種熱力學影響，所以目前大多數研究假定空化過程是一個等溫過程，沒有考慮熱力學效應的影響。但是在高溫流體或低溫流體中，空化的熱力學效應均不容忽視，此時再假定空化過程為等溫過程將不再合理?？栈Ｐ托枰砑訜崃W效應源項進行修正。本文主要提出了一種考慮熱力

2、學效應影響的空化模型的修正方法，主要研究內容和創(chuàng)新點如下:
　　1.提出了結合RNG k-ε和FBM湍流模型的修正方法。選取四種在空化模擬中廣泛應用的湍流模型（k-ε模型、RNGk-ε模型、k-ω模型和SST模型），運用CFX對繞NACA0015翼型流動常溫25℃的水進行模擬。對比分析NACA0015翼型吸力面的壓力系數分布，應用四種湍流模型的模擬值在空化發(fā)生區(qū)域相差較小，其中k-ε模型、k-ω模型、SST模型模擬出的空穴長度都比

3、試驗值偏大，而RNG k-ε模型模擬結果與試驗值較為相符。但在空化潰滅區(qū)到翼型尾部的部分，四種湍流模型模擬的模擬值誤差都較大，其中SST模型的模擬值相對較小。所以本文選取了RNG k-ε模型、SST湍流模型進行基于濾波的修正，通過CEL編寫進CFX中，進行模擬對比。得到修正后的RNG-FBM湍流模型模擬出的模擬值比原RNGk-ε模型更接近于試驗值，誤差在5％以內;而修正后的SST-FBM模型模擬出的空化在尾部出現大渦，出現大的壓降，導致

4、后半段模擬出的模擬值誤差較大。所以最終選取修正后的RNG-FBM模型來進行空化模型修正研究。
　　2.提出了一種考慮熱力學效應影響的空化模型修正方法。選取Singhal、Kubota和Merkle三種常用的空化模型，分別對繞NACA0015翼型流動的常溫25℃、70℃的水進行模擬，并與試驗值進行對比分析，結果表明Singhal空化模型比Kubota和Merkle空化模型模擬的更為準確。Singhal空化模型在25℃時模擬出的翼型吸

5、力面上的壓力系數與試驗值誤差小于5％;70℃時由于沒有考慮熱力學效應，誤差相對較大，不作為選擇依據。
　　對Singhal空化模型進行添加熱力學源項進行修正，并對高溫水的物理特性汽化壓力pv進行修正，上述都通過CEL編寫進CFX中，分別采用原Singhal空化模型和修正的Singhal空化模型對25℃、70℃下的水進行模擬對比分析，結果表明:25℃、70℃下壓力系數模擬值均與試驗值基本吻合，誤差在4％以內，證明了修正的Singha

6、l空化模型的有效性。同時70℃下提高的精度比25℃較為明顯，是因為70℃時水的熱力學效應更為明顯，所以改善也就相對較大。
　　為了驗證修正模型的適用性，選取國際上廣泛認可的實驗作為驗證對象，分別對NACA66(MOD)翼型所做的實驗和對軸對稱回轉體所做的實驗。結果表明:對于NACA66(MOD)的模擬，翼型吸力面的壓力系數分布誤差均在4％之內，驗證了修正模型的有效性;對于對稱回轉體的模擬，雖然模擬的不是太準確，這是由于沒有對液氮的

7、物理特性進行修正，但是相比于原始模型提高得較為明顯，因而同樣可以驗證修正模型的有效性。
　　3.系統(tǒng)地研究了熱力學效應對空化流動的影響規(guī)律。采用修正過的湍流模型和空化模型對不同溫度(25℃、50℃、70℃、100℃)下繞NACA0015翼型的空化流進行模擬，分別分析了不同溫度下翼型的空泡體積分布、空穴長度、溫度分布、壓力分布、相間質量傳輸速率和熱力學系數等，以研究熱力學效應對空化特性的影響規(guī)律。結果表明:隨著溫度的增加，空穴長度變