Оптические методы исследования потоков - 2013

А.Ю. Кравцова, К.С. Первунин, М.В. Тимошевский
Институт теплофизики СО РАН, Новосибирский государственный университет

Высокоскоростная визуализация и измерение полей скорости вблизи кавитирующей пластины с закругленной носовой частью и гидрокрыла NACA0015

Настоящая работа посвящена экспериментальному изучению кавитирующих течений вблизи двумерных гидрокрыльев с применением методов высокоскоростной визуализации и цифровой трассерной визуализации. Исследования проводились для двух тел обтекания: пластины с закругленной носовой и срезанной кормовой частями и гидрокрыла NACA0015 с одинаковыми длинами хорды при углах атаки от 0 до 9 градусов. В результате вариации числа кавитации были зарегистрированы различные типы кавитационных каверн, общие для обоих тел, а также некоторые отличительные особенности. При малых углах атаки (не более 3°) кавитация на пластине возникает в виде массива стриков ("пузырьковая кайма"), тогда как в случае с гидрокрылом – в форме отдельных пузырей, перемещающихся вниз по течению. На развитых кавитационных режимах при обтекании гидрокрыла разрозненные и прерывистые пузырьковые стрики, в которые превращаются одиночные пузыри при уменьшении числа кавитации, растут вниз по течению и затем сливаются в большие по размерам пузырьковые облака, формируя регулярную сеточную структуру. Однако при увеличении угла атаки до 9° пространственная структура каверны на гидрокрыле преобразуется в стриковую, как в случае пластины при малых углах атаки. При этом увеличение угла атаки пластины не приводит к значительным изменениям в структуре кавитационной каверны. Использование метода PIV позволило измерить поля мгновенной скорости течения вблизи исследуемых тел, по которым были рассчитаны пространственные распределения средней скорости и статистических моментов турбулентных пульсаций скорости. В результате было показано, что возникновение кавитации обусловлено развитием течения жидкости вблизи передней кромки тел, однако в дальнейшем картина течения сильно зависит от типа каверны, существенно отличаясь от докавитационного режима.
Полный текст доклада