Details

Работа посвящена исследованию применимости моделей кавитации, предложенных в коммерческом CFD-пакете ANSYS Fluent к расчёту обтекания гидропрофиля. Задачи, которые решались в ходе исследования: 1. Изучение принципов работы моделей кавитации и их особенностей. 2. Выявление вычислительных особенностей при моделировании кавитационных течений. 3. Построение расчётной модели канала с гидропрофилем. 4. Проведение методического исследования с целью выявления сеточно-независимого решения. 5. Численное моделирование стационарных и нестационарных кавитационных обтеканий гидропрофиля. 6. Сопоставление полученных результатов с экспериментальными данными. 7. Разработка возможных действий, направленных на дальнейшее улучшение результатов. Проведено численное моделирование кавитационного обтекания гидропрофиля с использованием некоторых упрощений на основе экспериментальных данных. При проведении расчётов использована модель турбулентности Spalart-Allmaras. Также привлечены две модели кавитации. В результате расчетов получены и проиллюстрированы характерные картины течений вблизи гидропрофиля, а также рассчитаны его интегральные характеристики. Получен качественно совпадающий экспериментальными данными результат для обеих моделей. Обе модели показали некоторые существенные отклонения от эксперимента, однако лишь в некоторых областях решения. В качестве одного из возможных способов улучшения результатов предложено использовать более мелкую расчётную сетку в окрестности каверны и моделировать задачу в трёхмерной постановке.

The work is devoted to the study of the applicability of the cavitation models proposed in the commercial CFD-code ANSYS Fluent to the calculation of the hydrofoil flow. Tasks that were solved during the study: 1. Studying the principles of operation of cavitation models and their features. 2. Identification of computational features in the simulation of cavitation flows. 3. Building a calculation model of a channel with a hydrofoil. 4. Carrying out a methodical study to identify a mesh-independent solution. 5. Numerical modeling of steady and unsteady cavitation flows around a hydrofoil. 6. Comparison of the obtained results with experimental data. 7. Development of possible actions aimed at further improvement of the results. A numerical simulation of the cavitation flow around a hydrofoil is carried out using some simplifications based on experimental data. Spalart-Allmaras turbulence model were used in the calculations. Also, two cavitation models were involved. As a result of the calculations, characteristic patterns of currents near the hydrofoil were obtained and illustrated, and its integral characteristics were also calculated. A result qualitatively coinciding with the experimental data was obtained for both models. Both models showed some significant deviations from the experiment, but only in some areas of the solution. As one of the possible ways to improve the results, it is proposed to use a finer computational mesh in the vicinity of the cavity and to model the problem in a three-dimensional formulation.