清華大學熱能系羅先武課題組在水動力學空化機理研究方面取得重要進展
清華新聞網12月9日電 近日，清華大學熱能系教師羅先武課題組的研究論文Large Eddy Simulation and theoretical investigations of the transient cavitating vortical flow structure around a NACA66 hydrofoil（繞NACA66水翼的空化瞬變渦流結構的大渦模擬和理論研究）發表於行業內國際著名期刊International Journal of Multiphase Flow（國際多相流）（2015年第1期）上。該項研究在水動力學空化機理研究方面取得重要進展，基於空化的大渦模擬與一維穩定性分析，系統研究了水翼表面瞬變空化漩渦流動結構，首次從理論和數值模擬角度揭示了空化體積二階導數為低頻空化水壓脈動激增的根源。
羅先武為該論文的通訊作者，第一作者季斌是清華大學水沙科學與水利水電工程國家重點實驗室博士後，其他作者包括清華大學吳玉林教授、美國明尼蘇達大學Arndt Roger E.A.教授以及中國船舶科學研究中心彭曉星研究員。
一個典型周期內的水翼空化瞬變渦流結構。
空化是許多工業部門常見的一種複雜現象，尤其在能源、水利、船舶、交通等行業廣泛存在。空化流動的複雜性不僅體現在空化過程涉及相變、形態演變等問題，而且空化往往發生在旋轉的機械中，這樣加大了運動的繁雜程度。在實際的工程中，空化流動不僅影響機械及其系統的效率與穩定性，還可能發展為空蝕，造成對流動邊壁的材料損傷。因此，開展水力機械複雜空化流動的機理研究具有重要的科學價值，其成果也可以指導工程應用。
繞扭曲水翼的空泡與各漩渦分量的關係。
前期工作中，羅先武課題組在國家自然科學基金等持續資助下，圍繞水力機械空化水動力學研究這一前沿課題，採用局部時均化模型和大渦模擬方法，考慮空化流動的局部壓縮性對湍流粘性的影響，進一步提高了空化湍流模擬的精度水平，計算結果準確再現了二維水翼、三維扭曲水翼、螺旋槳等不同水力機械流動部件的非定常空化演變特徵。研究成果不僅成功應用於多系列水力機械新產品的研製，而且推廣至航天、船舶等軍工領域，取得了重大的社會效益和良好的經濟效益。研究成果先後獲得2012年度浙江省科學技術一等獎和高等學校科學研究優秀成果獎科技進步二等獎、2014年度高等學校科學研究優秀成果獎二等獎（推廣類）、2007年度浙江省科學技術二等獎和第14屆中國國際工業博覽會創新獎。
兩種不同螺旋槳的空化形態及空化誘導壓力脈動的時變曲線。
近3年相關工作在International Journal of Multiphase Flow （國際多相流雜誌）、Ocean Engineering（海洋工程） 、ASME Journal of Fluids Engineering（美國機械工程學會流體工程雜誌）等重要國際期刊發表，SCI引用百餘次。
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http://dx.doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2014.10.008
供稿：熱能工程系 編輯： 蕾蕾