基于三种方法的绕扭曲水翼空蚀风险数值预报研究

本篇论文主要通过数值模拟的方法对典型的三种空蚀评估方法在Delft扭曲水翼周围的空化流动中的适用性进行了详细的对比研究，并较为系统地分析了它们各自的优缺点。绕水翼空化流数值模拟过程中，采用大涡模拟方法（LES）结合Zwart空化模型进行计算，正如文中所述，数值结果与实验结果吻合较好，可用于后续的空蚀研究分析。文中所提及的三种空蚀评估方法中，针对强度函数法(IFM)而言，对人为选定的最佳阈值的选取情况极其敏感，然而由于在水利机械材料的冶金特性方面缺乏足够的了解，难以确定合适的最佳阈值，往往会导致极大地限制了该方法在实际工程中的应用。并且由时均空蚀指标(TAIs)所预测出的水翼表面空蚀的全局分布与实验结果并不完全一致，空蚀预测精度相对较低。而相比于其他的两种方法，灰度值法(GLM)不仅对于阈值的敏感程度明显减小，更重要的是与实验空蚀结果更为相近。为了进一步提高GLM对于扭曲水翼表面空蚀风险预测的精确性，在对模拟数据进行后处理的过程中，通过采用时均压力场代替瞬时压力场的方法进行空蚀区域预测计算，结果指出改进的灰度值法对于空蚀风险评估的能力得到了提高。

原始及修正后GLM方法预报得到的空蚀风险分布

通讯作者简介

季斌，教授，博士生导师，《水动力学研究与进展》编委，致力于水力机械和推进器空化水动力学相关的流动机理及工程应用研究，尤其是在水面船舰运行、水下航行体推进等领域中涡空化水动力学的流动机理及控制方法方面积累了丰富的经验，取得一系列重要研究成果。以第一作者或通讯作者身份在Journal of Fluids Engineering、International Journal of Multiphase Flow、Experiments in Fluids、Ocean Engineering等国际期刊上发表SCI检索论文50余篇，其中6篇入选ESI高被引用论文，1篇论文被评为“2015年中国百篇最具影响国际学术论文”；出版学术专著1部；曾荣获高等学校科学研究优秀成果奖等奖项。

第一作者简介

本文的第一作者是武汉大学水利水电学院硕士研究生雷婷婷（Ting-ting Lei）。雷婷婷于2019年进入武汉大学水利水电学院攻读硕士学位，从事研究水力机械空蚀领域相关的科研工作。