梢隙空化初生尺度效应及其与梢隙流动结构关系研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:11772305
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:68.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:A0904.水动力学
- 结题年份:2021
- 批准年份:2017
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2018-01-01 至2021-12-31
- 项目参与者:洪方文; 刘登成; 徐良浩; 曹彦涛;
- 关键词:
项目摘要
The present project mainly studies the scale effect of tip clearance cavitation inception and the relation with the flow structures. Tip clearance cavitation is a cavitation phenomenon which occurs in the clearance flows between the blade tip and the casing of axial hydraulic machines, such as water pumps, water turbines and marine propellers with duct. The tip clearance cavitation often increases the level of noise and vibration of the system, and leads the severe erosion of the runner blades and the casing. Up to now it is still not possible to accurately predict the onset and development of tip clearance, neither from numerical simulations nor from reduced scale model tests, although there are strong requirements in the industrial application. The difficult may come from the facts that the complexity of both tip clearance flows and cavitation is still not sufficiently explored..In our project the relation between cavitation inception and tip clearance flow structures will be studied mainly by experiments and supplementary by numerical simulations. As tip leakage vortex (TLV) is the main flow structure in the tip clearance flow and cavitation may develop in the core of the TLV and other clearance region where the local pressure is low enough, So the formation and evolution of TLV are key issues to understand the mechanism of tip clearance cavitation inception. In generally TLV is the result of flow separation, shedding and rolls up of the leakage flow in the clearance region which is induced by the pressure difference between the blade pressure and suction sides through. In present project a simplified model is proposed, where the TLV is generated by a typical hydrofoil in a water tunnel in CSSRC and the clearance between the blade tip and the wall can be varied. The 2D-3C-PIV and TR-PIV will employed to measure of and flow structures. According to the measuring result, the characteristics of the velocity and vorticity distribution with wide range of incidence angles, inlet velocities including oscillating flows and tip clearances will be studied in detail. The vortex intensity and dynamics of TLV, as well as the relation to the cavitation inception will be analyzed. At same time numerical simulation will be used to understand the complicated flow structures in tip clearances flows..The study of the scale effect of cavitation inception in the tip clearance flow is an important issue in present project. The series tests of tip clearance cavitation inception will be carried out with different gap sizes, different hydrofoils, different incoming flow conditions including different oscillation incoming flows, as well as different water qualities including air content of water and nuclei distribution. Both methods, observation with high speed camera and noise measurement, are used to detect the cavitation inception. The relations among the cavitation inception number with various non-dimensional parameters which combined by above factors will be summarized. The mechanism of tip clearance cavitation inception will be analyzed based on the experimental measurement and numerical simulation results. Finally the prediction method of tip clearance cavitation inception will be proposed.
梢隙空化是指液体流经叶片梢部与端壁之间时发生的空化现象,广泛存在于以液体为介质的水力机械中,如水泵、水轮机及具有导管的船舶推进器等,梢隙空化会引发噪声增加,振动加剧,民用和国防对准确预报梢隙空化初生均有强烈需求。梢隙流动和空化的双重复杂性使得梢隙空化初生的预报极具挑战性,其中缩比模型可能改变梢隙中的流动特性是引起梢隙空化初生尺度效应的主要因素。本项目以典型水翼梢部与隔板间的流动及空化为研究对象,针对影响梢隙空化初生尺度效应的主要因素,包括水翼模型尺度、间隙宽度、来流条件及水质条件等开展研究工作。研究方法以试验为主,数值模拟为辅,梢隙流场测量采用2D-3C-PIV和TR-PIV技术,空化初生判别采用高速摄像结合噪声测量。重点研究梢隙中的复杂流动结构、梢隙涡特征,及其与空化初生的关系,探究梢隙空化初生机理,建立解决梢隙空化初生尺度效应的新思路。为解决工程上对梢隙空化初生预报奠定理论和试验基础。
结项摘要
梢隙空化是指液体流经叶片梢部与端壁之间时发生的空化现象,广泛存在于以液体为介质的水力机械中,梢隙空化会引发噪声增加,振动加剧和效率降低。本项目以典型水翼梢部与隔板间的流动及空化初生为研究对象,研究方法以试验为主,数值模拟为辅。采用高速摄像空化观测、2D-3C-PIV、内窥式PIV全湿流场测量及DES数值模拟方法,重点研究了梢隙中的复杂流动结构、梢隙涡特征,及其与空化初生的关系,建立解决梢隙空化初生尺度效应的新思路。在此基础上对近年来提出的水翼梢部悬臂式沟槽的流动结构开展了试验研究。.流场测量和数值模拟表明,水翼的梢隙流动主要梢部端面分离涡和吸力面导边下游的梢涡涡组成,分离涡与梢涡在下游融合形成所谓的梢泄涡。随着间隙宽度的减小不论是梢涡空化还是端面分离空化都先逐渐增强,但随着间隙的减小,梢涡空化逐渐消失,同时端面空化也迅速减弱。同时梢隙涡强度随着攻角的增加而变大,随着来流雷诺数增大,梢隙涡强度增大,端面片空化和梢泄涡空化都相应的增强。初生空化试验和数值模拟结果发现,梢隙空化初生数随间隙的减小先增大后减小,在某一间隙宽度最易产生空化。针对梢隙空化初生尺度效应,开展了不同来流雷诺数、不同间隙比,不同水翼攻角的系列试验研究和数值模拟,在获得这些因素影响梢隙空化初生的基本规律的基础上,通过量纲分析和回归分析方法,考虑间隙尺度分别提出大间隙和小间隙情况下的梢隙流动空化初生预报方法;梢隙涡和梢隙空化抑制研究表明,在水翼梢部加装悬臂格栅,尤其是在压力面凸出的格栅可以有效减弱梢隙涡的强度,从而抑制梢隙空化的发生。.由于民用和国防对准确预报梢隙空化初生均有强烈需求,本项目的研究成果可以用于在实际工程设计之初开展相关空化性能的评估工作,对梢隙空化的抑制研究为解决工程上对梢隙空化初生预报和抑制梢隙空化奠定理论和试验基础。.项目发表论文15篇,其中SCI论文9篇。
项目成果
期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
LES of tip-leakage cavitating flow with special emphasis on different tip clearance sizes by a new Euler-Langranian cavitation model
叶尖泄漏空化流的 LES,特别强调通过新的欧拉-朗格拉尼空化模型的不同叶尖间隙尺寸
- DOI:--
- 发表时间:2020
- 期刊:Ocean Engineering
- 影响因子:5
- 作者:M. Xu;H. Cheng;B. Ji;X. Peng
- 通讯作者:X. Peng
空化水动力学非定常特性研究进展及展望
- DOI:--
- 发表时间:2019
- 期刊:力学进展
- 影响因子:--
- 作者:季斌;程怀玉;黄彪;罗先武;彭晓星;龙新平
- 通讯作者:龙新平
Acoustic modeling of the singing vortex and its sound signatures
歌唱涡旋的声学建模及其声音特征
- DOI:10.1016/j.ijmultiphaseflow.2017.10.007
- 发表时间:2018-02
- 期刊:International Journal of Multiphase Flow
- 影响因子:3.8
- 作者:Song Mingtai;Xu Lianghao;Peng Xiaoxing;Tang Denghai;Chen Yihong
- 通讯作者:Chen Yihong
LES investigation of the influence of cavitation on flow patterns in a confined tip-leakage flow
LES 研究空化对受限尖端泄漏流中流型的影响
- DOI:10.1016/j.oceaneng.2019.106115
- 发表时间:2019
- 期刊:Ocean Engineering
- 影响因子:5
- 作者:Cheng Huaiyu;Long Xinping;Ji Bin;Peng Xiaoxing;Farhat Mohamed
- 通讯作者:Farhat Mohamed
水翼叶梢涡空化实验研究进展
- DOI:--
- 发表时间:2020
- 期刊:实验流体力学
- 影响因子:--
- 作者:刘玉文;徐良浩;宋明太;顾湘男;彭晓星
- 通讯作者:彭晓星
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--"}}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--" }}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--"}}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
其他文献
Numerical simulation of cavitation shedding a three dimensional twisted hydrofoil and induced pressure fluctuation by large-eddy simulation
三维扭曲水翼空化脱落及诱导压力脉动的大涡模拟数值模拟
- DOI:--
- 发表时间:2012
- 期刊:Journal of Fluid Engineering
- 影响因子:--
- 作者:罗先武;季斌;彭晓星
- 通讯作者:彭晓星
梢涡涡核结构的PIV试验研究
- DOI:--
- 发表时间:2017
- 期刊:水动力学研究与进展
- 影响因子:--
- 作者:徐良浩;彭晓星;刘玉文;张国平
- 通讯作者:张国平
三维水翼梢涡空泡和片空泡的雷诺数影响试验研究
- DOI:--
- 发表时间:2017
- 期刊:中国造船
- 影响因子:--
- 作者:顾湘男;曾志波;彭晓星;丁恩宝
- 通讯作者:丁恩宝
水力机械空化水动力学的几个基础问题研究
- DOI:10.16076/j.cnki.cjhd.2017.05.002
- 发表时间:2017
- 期刊:水动力学研究与进展A辑
- 影响因子:--
- 作者:季斌;白晓蕊;祝叶;程怀玉;彭晓星;龙新平
- 通讯作者:龙新平
NACA 66_2-415水翼空化梢涡几何特征及涡唱频率分析
- DOI:10.16076/j.cnki.cjhd.2018.03.002
- 发表时间:2018
- 期刊:水动力学研究与进展A辑
- 影响因子:--
- 作者:李颢钰;王千;王本龙;彭晓星
- 通讯作者:彭晓星
其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--" }}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--"}}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--" }}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}
内容获取失败,请点击重试
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:
AI项目摘要
AI项目思路
AI技术路线图
请为本次AI项目解读的内容对您的实用性打分
非常不实用
非常实用
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
您认为此功能如何分析更能满足您的需求,请填写您的反馈:
彭晓星的其他基金
旋涡空化流动结构及抑制机理研究
- 批准号:11332009
- 批准年份:2013
- 资助金额:300.0 万元
- 项目类别:重点项目
云空化内部微泡群流动结构及演化规律研究
- 批准号:11072223
- 批准年份:2010
- 资助金额:40.0 万元
- 项目类别:面上项目
相似国自然基金
{{ item.name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 批准年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}
相似海外基金
{{
item.name }}
{{ item.translate_name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 财政年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}