Экспериментальное исследование кавитационного обтекания двумерных гидрокрыльев

При помощи метода PIV впервые получены комплексные экспериментальные данные о распределениях средней скорости и турбулентных пульсаций скорости потока при возникновении и развитии кавитационных каверн вблизи двумерных крыловых профилей. Экспериментально подтверждено, что возникновение присоединенной кавитационной каверны существенно изменяет распределение скоростных характеристик потока вблизи профиля. Для двумерных крыловых профилей впервые установлено соответствие между безразмерной частотой схода кавитационных облаков (число Струхаля) и различными типами неустойчивости потока вблизи двумерных гидрокрыльев: 0,05 - 0,2 – внешней, 0,35 - 0,45 – внутренней и 0,5 - 0,6 – поперечной. Получена аппроксимационная степенная зависимость длины кавитационной каверны в окрестности двумерного профиля от числа кавитации для фиксированного угла атаки. Показано, что в случае симметричных профилей показатель степени при числе кавитации фиксирован, а в случае несимметричных он варьируется с изменением угла атаки. Показано, что в режиме облачной кавитации частота отрыва кавитационных облаков с поверхности гидрокрыла серии NACA0015 обратно пропорциональна его геометрическому размеру, при этом безразмерная частота, построенная по локальным характеристикам кавитационного облака, остается неизменной. Впервые с использованием критерия локального числа кавитации показана возможность использования закономерностей кавитационного обтекания одиночного профиля для анализа течения в каскаде гидропрофилей, что дает возможность корректного задания граничных условий при математическом моделировании. Впервые экспериментально показано, что для гладких гидрокрыльев с умеренным градиентом давления вблизи лобовой точки (серии NACA0015) кавитация возникает в виде отдельных пузырьков за счет малого количества ядер зарождения на поверхности профиля. В случае профилей с высоким уровнем шероховатости определяющим параметром для режима зарождающейся кавитации является количество пиков шероховатости на единицу площади.