Zeitschrift für angewandten Maschinenbau

Abstrakt

Bewertung des homogenen Ansatzes zur Vorhersage instationärer Strömungseigenschaften bei Schicht- und Wolkenkavitation

Cote P und Dumas G*

In dieser Arbeit wird der homogene Ansatz, der häufig zur Simulation von Kavitation in hydraulischen Maschinen verwendet wird, zur Berechnung instationärer Kavitationsströmungen für zwei vereinfachte Geometrien verwendet. Nach einem kurzen Literaturüberblick und einer gründlichen Präsentation der vorgeschlagenen Methodik werden die detaillierten berechneten physikalischen Eigenschaften von Schicht- und Wolkenkavitation mit experimentellen Beobachtungen und der Theorie verglichen. Die Ergebnisse legen nahe, dass die Annahme eines homogenen Mediums nicht geeignet ist, um die Feinphysik der anhaftenden Kavitation und damit ihre genauen instationären Eigenschaften vorherzusagen. Der inhomogene Ansatz, bei dem eine Impulsgleichung für beide Phasen unter einem Volumen-Fluid-Ansatz (VOF) gelöst wird, erweist sich jedoch als vielversprechender. Obwohl dieser Ansatz numerisch weniger stabil ist, ermöglicht er im Gegensatz zum homogenen Ansatz die Veränderung des effektiven Körpers durch die Anwesenheit von Dampf. Die resultierende Strömungstopologie um die Dampfhöhle stimmt besser mit den experimentellen Beobachtungen überein, und daher bietet der inhomogene Ansatz das Potenzial, die instationären Eigenschaften der anhaftenden Kavitation besser vorherzusagen.