【摘 要】
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已有空化研究侧重于空泡形态、漩涡脱落和压力脉动等方面,尚未开展空化流场动力学模态的研究。通过试验测量、数值模拟和动力学模态相结合,对文丘里管空化流动的流动结构及模
【机 构】
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清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室;
【基金项目】
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国家自然科学基金(51809148);北京市自然科学基金(3192015);水沙科学与水利水电工程国家重点实验室自主科研(2018-KY-02)和水沙科学与水利水电工程国家重点实验室开放基金(sklhse-2018-E-01)资助项目
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已有空化研究侧重于空泡形态、漩涡脱落和压力脉动等方面,尚未开展空化流场动力学模态的研究。通过试验测量、数值模拟和动力学模态相结合,对文丘里管空化流动的流动结构及模态进行研究。试验测量获得文丘里管空化流动时空演变规律,得到空泡脱落周期为0.019 5 s。数值模拟采用质量输运空化模型,得到空泡脱落周期为0.02 s,与试验吻合较好,验证了数值模拟方法的准确性和可靠性。非定常流场表明,空泡与旋涡存在相互作用,反向射流引起了空泡脱落。应用动力学模态分解方法获得空化流场的动力学模态,结果表明四个主导模态频率与空化脱落频率存在倍数关系,频率较大的模态尺度较小。平均流场模态结果发现文丘里管喉部存在反向射流,其他三个模态揭示了空化发展和脱落的结构特征,并发现空化云向下游运动过程中对周围流体存在卷携作用。动力学模态分解能够准确捕捉空化流动中的主要动力学特征。
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