Abstract Large eddy simulation (LES) was used to simulate turbulent cavitating flow around a conventional marine propeller (CP) and a highly skewed marine propeller (HSP) with emphasis on the skew angles effects. The LES verification and validation (V&V) analysis was carried out with cavitation influence on the flow structures. The current numerical results demonstrate that LES can give excellent predictions of the transient complex cavitating flows around a CP and a HSP with the numerical results agreeing well with experimental data. This study applies the LES V&V to the cavitating flow around two propellers with a simplified three-equation method. The results show that the LES errors for HSP are smaller than for CP, which is mainly resulted by more skewed blade of HSP than CP. In addition, the cavitation-vortex interactions around the propellers were studied using the relative vorticity transport equation. The results indicate that both the baroclinic torque term and the Coriolis force term have important influences on the vorticity generation and transport in the cavity closure region. Further analyses indicate that most of the important flow structures including the tip vortex, leading edge vortex, trailing vortex and internal jet are reproduced by the current LES simulations. Due to the different geometry features (less skewed blade of CP than HSP), significantly more intense and violent vortical structures and cavitation phenomena are observed on the CP than on the HSP.

中文翻译：

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验证和验证围绕两个船用螺旋桨的湍流空化流的大涡模拟，重点是斜角效应

摘要 大涡模拟（LES）被用来模拟围绕传统船用螺旋桨（CP）和高度倾斜船用螺旋桨（HSP）的湍流空化流，重点是倾斜角效应。LES 验证和确认 (V&V) 分析是在空化对流动结构的影响下进行的。目前的数值结果表明，LES 可以很好地预测 CP 和 HSP 周围的瞬态复杂空化流动，数值结果与实验数据非常吻合。本研究使用简化的三方程方法将 LES V&V 应用于两个螺旋桨周围的空化流。结果表明，HSP 的 LES 误差小于 CP，这主要是由于 HSP 的叶片比 CP 更偏斜所致。此外，使用相对涡量输运方程研究了螺旋桨周围的空化-涡流相互作用。结果表明，斜压扭矩项和科里奥利力项对空腔闭合区域的涡量产生和输运都有重要影响。进一步的分析表明，大多数重要的流动结构，包括尖端涡、前缘涡、尾涡和内部射流都被当前的 LES 模拟再现。由于不同的几何特征（CP 的倾斜叶片比 HSP 少），在 CP 上观察到的涡流结构和空化现象比在 HSP 上明显更强烈。结果表明，斜压扭矩项和科里奥利力项对空腔闭合区域的涡量产生和输运都有重要影响。进一步的分析表明，大多数重要的流动结构，包括尖端涡、前缘涡、尾涡和内部射流都被当前的 LES 模拟再现。由于不同的几何特征（CP 的倾斜叶片比 HSP 少），在 CP 上观察到的涡流结构和空化现象比在 HSP 上明显更强烈。结果表明，斜压扭矩项和科里奥利力项对空腔闭合区域的涡量产生和输运都有重要影响。进一步的分析表明，大多数重要的流动结构，包括尖端涡、前缘涡、尾涡和内部射流都被当前的 LES 模拟再现。由于不同的几何特征（CP 的倾斜叶片比 HSP 少），在 CP 上观察到的涡流结构和空化现象比在 HSP 上明显更强烈。尾涡和内部射流由当前的 LES 模拟再现。由于不同的几何特征（CP 的倾斜叶片比 HSP 少），在 CP 上观察到的涡流结构和空化现象比在 HSP 上明显更强烈。尾涡和内部射流由当前的 LES 模拟再现。由于不同的几何特征（CP 的倾斜叶片比 HSP 少），在 CP 上观察到的涡流结构和空化现象比在 HSP 上明显更强烈。