文 献 综 述
1 研究背景
水翼是水轮机、水泵和螺旋桨等水力机械叶轮的主要部件，水翼在正常运行时附近流线平顺，流态较好，但若偏离最优工况，则可能由于表面压力过低而出现局部空化现象。空化现象是流体流动过程中局部压力低于饱和蒸气压以下时出现的空泡生成、长大、溃破现象，其实质是流体的动力学及热力学联合作用下，液体介质局部液-气相变。在给定雷诺数和攻角的条件下，对应于不同的空化数，水流中的空化现象可以呈现为以下几种不同的空化形式：初生空化、片状空化、云状空化和超空化。初生空化是空化发展的最初阶段，液体内一经出现空化，就会破坏液体的连续性，使液体运动的水动力特性发生变化，在固体壁面上诱发空蚀、产生空化噪音并且可能激发振动。反过来，如果设法将这种有害作用变成有利作用，比如在工业清洗、切割和钻探作业的水射流中人为地引入空化和空蚀，利用其强大的破坏作用和振动噪声冲击波来提高清洗、切割和钻探的效率，其效果也是显著的。
- 数值计算研究现状
数值模拟技术即计算流体动力学，简称CFD，是一种具有投资小、周期短、精度高等特点的有效研究流体流动的方法。它是伴随着计算机的发展而发展起来的，可以解决理论分析和实验研究无法解决的复杂流动问题。
2.1 二维水翼空化的数值研究
钱忠东等[1]分析了4种湍流模型对二维水翼空化模拟的影响，指出ASM和RNG k-ε湍流模型相对其他常用模型较可靠。郝宗睿等[2]修正了RNG k-ε模型，探索了二维水翼空泡的演化过程。Amromin[3]采用数值分析方法研究了不同速度和尺寸下水翼的初生空化情况。范宇等[4]对二维水翼空化流场进行了数值计算，发现水翼的空化形态是由空化数和攻角决定的，空化每个过程在转化时都伴随着升力频率的变化。施卫东等[5]采用分离涡湍流模型（DES）和均相流空化模型对水翼加速流空化特性进行了研究，结果发现升阻系数振动范围和空化发展过程受到液流加速度的影响。张本营[6]以NACA4412翼形为宏观研究对象，对空化初生时内部空化核的生长与发育进行了研究，将相关空化机理微观研究结论应用到宏观二维水翼的空化初生瞬态特性变化中，对其进行了数值模拟计算。
2.2 三维水翼空化的数值研究
时素果等[7]用能较好描述流场非定常特性的FBM模型研究了准三维水翼在片状和云状空化阶段的空泡流动特征。刘登成等[8]利用CFD模拟揭示了三维扭曲水翼表面空泡脱落的原因。张晓曦等[9]利用CFD方法模拟三维扭曲水翼的空化现象，研究空泡完全形成后的分布形态和流场特征，通过分析发现空泡的产生和大小与水翼沿展长各断面的攻角有关，攻角大，产生空泡的可能性就大。
- 实验研究现状
空化现象的早期研究主要是通过实验观察空化的发生区域及结构形态。Rood[10]对初生空化的影响因素进行了系统的总结，为初生空化的研究提供了重要参考。Arakeri等[11]对绕轴对称体的初生空化阶段进行了研究，发现初生空化往往伴随着漩涡分离而产生。Astolfi等[12]通过实验研究了绕二维水翼初生空化流动及空化发展过程，结果证明当雷诺数增加时，空穴长度的增加往往伴随着空穴表面上转捩点朝向水翼前缘的移动。
随着全流场显示技术的发展，人们开始研究流动结构与空化发生、空化发展的关系。Holl等[13]的研究结果表明，当流体流经障碍物的分离区域，高速主流区与低速的尾流区间形成强剪切层流动区域，由障碍物后生成一涡串，其结构影响着空化的初生。Huang[14]利用内置加速计和频闪观测仪研究了绕不同头型对称体的初生空化流动，指出所观测到的初生空化是流体中单个未溶解气泡流经压力较低的自然转捩区时发生的生长和溃灭。
以上是毕业论文文献综述，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
