武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室季斌教授Journal of Hydrodynamics文章推荐

期刊：Journal of Hydrodynamics 

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1.叶顶间隙泄漏涡空化流动特性及其控制方法

标题：A review of cavitation in tip-leakage flow and its control

DOI:10.1007/s42241-021-0022-z

本篇论文较为系统地梳理了近几十年来国内外学者在叶顶间隙泄漏涡空化方面的研究进展，主要包括叶顶间隙泄漏涡空化的数值模拟方法、叶顶间隙泄漏涡演变特性、叶顶间隙泄漏涡空化对当地流场的影响以及叶顶间隙泄漏涡空化的控制策略等内容，并对今后的研究重点进行了展望。通常而言，雷诺时均模型（RANS）会显著低估叶顶间隙泄漏涡空化的强度，而大涡模拟（LES）在对叶顶间隙泄漏涡空化的预测方面则具有更好的适用性。此外，不可凝结气体对叶顶间隙泄漏涡空化的影响不可忽视，在数值计算中应该予以足够的重视。叶顶间隙泄漏涡空化的发生和发展与其涡结构密切相关，研究无空化发生时叶顶间隙泄漏涡的流动特性（如旋涡强度、旋涡半径、旋涡运动如何影响水体中汽核的分布）对研究叶顶间隙泄漏涡空化具有重要意义。空化的发生会显著影响当地涡量分布，膨胀收缩项会持续将泄漏涡空穴内部的涡量向外输运，使得泄漏涡空穴内部的涡量会逐渐减小。此外，空化还会将空穴外部的湍动能向内部输运，导致空穴内部的存在较高的湍动能分布。叶顶间隙泄漏涡空化控制问题也是当前工程实践中非常关心的问题。本文提出的泄漏涡空化控制装置悬臂式沟槽（OHGs）在较大的间隙范围内均能较好地控制水翼上的叶顶间隙泄漏涡空化，是一种具有较大潜力的控制装置。本文还进一步指出了今后有关叶顶间隙泄漏涡空化研究应当关注的重点，主要包括涡核压力的实验测量、在数值模拟中如何反映水体中汽核对叶顶间隙泄漏涡空化的影响、叶顶间隙泄漏涡特性参数的预测、叶顶间隙泄漏涡空化初生的尺度效应等。

数值模拟得到的叶顶间隙泄漏涡空化形态及其漩涡结构

2.基于三种方法的绕扭曲水翼空蚀风险数值预报研究

标题：Numerical assessment of the erosion risk for cavitating twisted hydrofoil by three methods

DOI:10.1007/s42241-021-0061-5

本篇论文主要通过数值模拟的方法对典型的三种空蚀评估方法在Delft扭曲水翼周围的空化流动中的适用性进行了详细的对比研究，并较为系统地分析了它们各自的优缺点。绕水翼空化流数值模拟过程中，采用大涡模拟方法（LES）结合Zwart空化模型进行计算，正如文中所述，数值结果与实验结果吻合较好，可用于后续的空蚀研究分析。文中所提及的三种空蚀评估方法中，针对强度函数法(IFM)而言，对人为选定的最佳阈值的选取情况极其敏感，然而由于在水利机械材料的冶金特性方面缺乏足够的了解，难以确定合适的最佳阈值，往往会导致极大地限制了该方法在实际工程中的应用。并且由时均空蚀指标(TAIs)所预测出的水翼表面空蚀的全局分布与实验结果并不完全一致，空蚀预测精度相对较低。而相比于其他的两种方法，灰度值法(GLM)不仅对于阈值的敏感程度明显减小，更重要的是与实验空蚀结果更为相近。为了进一步提高GLM对于扭曲水翼表面空蚀风险预测的精确性，在对模拟数据进行后处理的过程中，通过采用时均压力场代替瞬时压力场的方法进行空蚀区域预测计算，结果指出改进的灰度值法对于空蚀风险评估的能力得到了提高。

原始及修正后GLM方法预报得到的空蚀风险分布