轴流式叶轮内部非稳态空化流的研究

空化现象存在于多个工程领域，在带有旋转叶轮的流体机械内部所诱发的空化两相流动以多型式、多尺度及非稳态特性而成为多学科交叉研究的热点问题之一，但机理性研究难度较大。本项目拟从输送介质的物性研究入手，结合已发现的多种空化型式及引发的空蚀特征，利用现有的粒子图像测速(PIV)技术、高速数码摄像技术、图像分析技术及高频动态数据采集系统，进行轴流式叶轮内部流动中的空化现象观测与分析；建立三维空化斑图及全三维空化模型；利用数值模拟手段对三维空化及引起的非稳态两相流动结构进行模拟，求解空化区的演化过程及空化区附近的流动参数分布，探索不同尺度的瞬态流动结构及诱发因素，从而建立旋转各向异性湍流中的非定常空化发生及演化模型；修正现有的空化理论模型；进一步探求控制空化的有效方法，为大型、高速轴流式叶轮的设计及运行提供理论依据。