Die experimentellen und numerischen Studien zu Entstehungs- und Zusammenbruchprozessen des belüfteten superkavitierenden Flusses

Ziel dieses Papiers ist es, das Verhalten des belüfteten kavitätierenden Flusses durch experimentelle und numerische Methoden zu untersuchen. Die Experimente werden an einem Testmodell durchgeführt, das in einem Wasserkanal platziert ist, und eine Hochgeschwindigkeitskamera wird verwendet, um die Bildung und den Zusammenbruch der Superkavität zu filmen. Für die numerischen Simulationen wird die kommerzielle Software Ansys CFX eingesetzt, um die Reynolds-averagierten Navier-Stokes (RANS) Gleichungen sowie eine zusätzliche Transportgleichung für den Flüssigkeitsvolumenanteil unter instationären Bedingungen zu lösen. Sowohl die experimentellen Beobachtungen als auch die numerischen Vorhersagen zeigen ein Hystereseverhalten für die belüftete Superkavität, bei dem der Wert des Luftaufnahmekoeffizienten, der erforderlich ist, um die Superkavität im Entstehungsprozess aufrechtzuerhalten, geringer ist als die Menge, die zur Bildung benötigt wird. Die gute Übereinstimmung zwischen der numerischen Vorhersage und den experimentellen Daten zeigt die Genauigkeit und Fähigkeit des numerischen Schemas. Außerdem zeigt die numerische Simulation, dass die Variationen in der Länge der Superkavität, zusätzlich zur Luftaufnahme, eine Funktion des Luftleckage-Regimes aus dem Schließbereich der Superkavität sind.