力学大会2015集空化泡群的溃灭及模型改进

引云空化和梢涡空化等复杂空化流一般既涉及大尺度的宏观物体绕流运动细观尺度下的多泡耦合效应对其宏观运动Id采用球泡模型对多泡的生长过程进发现泡间距的减小或泡数目的增多都会抑制空泡的生长[2]；rmonduito-SuringhlZwrt过程中基本都基于单泡理论虑多泡耦合效应难涡空化等包含密集泡群的空化流的精细特征。细观尺度出发对空化泡群的细观运动规律进虑多泡耦合效应的宏观空化流新模型，对于空化问题的研究具有重要意义OF对包含百个泡量级的空化泡群在不同初始条件下的溃灭过程进行了直接数值模拟对泡群溃灭过程中的泡泡耦合作用效应进对宏观模型进行了初步改进。本文重点对流场中蒸汽泡群在压力驱动下的溃灭过程进行直接数值模拟研ρ

p(μD)2(μ

σκ

α

V 3 Vα 。 对 应初始时刻水蒸汽的体积分数α0分别为3.592%、7.184%、密集泡群的溃灭与单泡（或稀疏泡群）的溃灭过程有明显的区别图2给出的是175个泡在溃灭过程心截面（x0）上的泡形状和压力分布可见在溃灭过程中泡群外界高压的驱动下并不是同步溃灭现层溃灭侧溃灭的空泡，由于两侧条件不对溃灭的同时发生了非球形变侧侧压力锋面还未传入时发生变这种逐层溃灭论上建立简化模型。 图2175个泡溃灭过程不同时刻x=0截面上的泡形状和压，泡群的溃灭由于泡泡间相互作用，会产生明显的溃灭延迟现象，并且延迟时间表1数密度驱动压力ρ已有空化模型中，汽相体积分数的变化率DαDt基本是基于单泡运动的

ρ ρ其中α0为初始体积分数，为包含泡群立方体的边长。如图3给出了不同初始体积分数 ρρ

v

多泡耦合效应。对于改进模型表达式中所包含的参数，在运用于空化流的数值模拟中3 结果表明，多泡溃灭过单泡的溃灭有明显的区别，由于泡泡之间相互作用会1FrancJP,MichelJM.Fundamentalsofcavitation.KluwerAcademicPublishers,2IdaM,Multibubblecavitationinception.Phys.Fluids,2009,3BremondN,AroraM,DammerSM,etal. ctionofcavitationbubblesonawall.Phys.Fluids,2006,4Quinto-SuPA,OhlCD.Bubbleclusterexplosion.Phys.Fluids,2001,5,闻仲卿,.多泡相互作用对气泡溃灭的影响.力学学报,2013,45(6):861-6;尹琴;.水中气泡溃灭的理论与数值研究.水动力学研究与进展，2012，27(1):68-RESEARCHONCOLLAPSEOFBUBBLECLUSTERANDIMPROVEMENTOFCAVITATIONMODELSHAO LIU(TheStateKeyLaboratoryofFluidPowerTransmissionandControl,DepartmentofMechanics,ZhejiangUniversity,Hanghzou)Thepressure-inducedcollapseofacavitationbubbleclusterwasinvestigatedusingVOFbaseddirectnumericalsimulation.Themicroscopicfeaturessuchasbubbleshape,pressuredistributionduringthecollapseofbubbleswerepresented.Theeffectofbubble-bubbleinctiononthecollapseofbubbleclusterwasyzed.Atativerelationshipbetweenaveragechangerateofthevaporvolumefraction,initialvolumefractionanddrivingpressurewasobtained.Andfinallyanimprovedcavitationmodelwasproposedbasedonthisrelatio