摘要：采用基于Rayliegh-Plesset方程的空化模型及实验结果,评价了修正的SST k-ω湍流模型在云状空化流动计算中的应用。采用不同的修正系数,分别计算了绕Clar k-y型水翼的云状空化流动,获得了随时间变化的空化形态和升、阻力等流场及动力特性。通过与实验结果的对比表明,修正后的模型可以更准确地捕捉云状空化区域的空穴形态和空泡脱落的非定常细节;密度函数中指数n的选取对计算所得的空穴长度、升阻力和主要频谱分布均有影响,并给出了n的合理取值范围,为后续水工模型的空化数值计算提供了参考依据。

摘要：淹没空化射流具有很强的空化冲蚀能力,在石油钻井、储层改造等方面有着广泛的应用,空化射流中空泡云的动态变化与射流冲蚀过程密切相关。本文开展了高速摄影拍摄淹没空化射流实验,利用图像差分法对空泡云动态规律进行了深入分析,讨论了空泡云周期性脱落的机理,并首次研究了变量类型(空泡云长度、面积、宽度、射流中心点灰度值、灰度均值)和取值位置对确定空泡云脱落频率的影响,优化了确定空泡云脱落频率的方法。研究结果表明,淹没空化射流中的空泡云具有明显的周期性,一个周期主要包括产生—发展—脱落—溃灭4个阶段。空泡云周期性脱落与剪切层内涡的周期性脱落、喷嘴结构以及空泡云导致的喷嘴过流面积变化("憋压效应")有关。灰度均值是计算空泡云脱落频率的最佳变量,只有在射流中游一定区域内才能得到一致稳定的脱落频率。本研究有助于加深对淹没空化射流中空泡云动态变化规律的认识,为优化喷嘴结构建立基础。

摘要：当海流以一定的速度流经立管时,受立管内部高温、高压输送介质与外部海洋环境载荷的共同作用,立管容易出现涡激振动现象。立管在涡激振动的长期作用下会产生疲劳损伤。鉴于此,采用CFD数值模拟方法对小尺寸低质量比并联双圆柱的涡激振动幅值响应、受力特性以及运动轨迹进行了仿真研究。研究结果表明:孤立圆柱的“锁定”区间为约化速度V_(r)=6~10,处于“锁定”区间时频率比保持在1附近;圆柱运动轨迹主要以“8”字形为主,离开“锁定”区间后横流向振幅迅速减小,多频振动拍现象强烈,导致“8”字形轨迹形态散乱,同时发生“相位开关”现象;并联两圆柱间的流动干涉作用强度与间距比的大小成反比;海洋平台立管群的布局应考虑适当增大立管在垂直于来流方向上的距离。所得结论可以为海洋油气开采中立管群的布局设计提供理论借鉴。