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基于不同空化模型NACA66水翼三维空化特性数值研究
摘要
本文通过数值模拟的方法，对三种不同的空化模型下NACA66水翼空化特性进行了研究。采用CFD软件ANSYSFluent进行数值模拟，并对模拟结果进行了分析和比较。结果表明，不同的空化模型会对水翼的空化特性产生不同的影响，其中背部龙骨模型能够显著提高水翼的升力性能。本文的研究结果对水翼的设计和优化具有一定的参考价值。
关键词：NACA66水翼；空化模型；数值模拟；升力性能；ANSYSFluent
一、背景
水翼是一种广泛用于水上交通的船舶悬挂物，其空化特性直接影响到船舶的稳定性和行驶性能。空化是由于水流的速度和压力变化，使得在水翼表面产生气泡和空腔。在高速船舶设计中，为了提高船舶的速度和稳定性，需要对水翼的空化特性进行研究和优化。同时，随着计算流体力学（CFD）技术的不断发展，数值模拟已经成为研究水翼空化特性的主要方法之一。
二、研究内容
本文选取NACA66水翼作为研究对象，通过数值模拟的方法，研究了三种不同的空化模型对水翼空化特性的影响，包括：
1.平板模型：水翼表面没有任何低凸起的结构，即完全光滑的平板模型。
2.前后龙骨模型：在水翼的前缘和后缘设置了龙骨结构。
3.背部龙骨模型：在水翼的背部设置了龙骨结构。
本文使用CFD软件ANSYSFluent进行数值模拟，模拟条件如下：
-流体模型：水
-边界条件：入口处速度为10m/s，出口为大气压
-轴向网格划分：100个网格
-横向网格划分：100个网格
-时间步长：0.01s
通过数值模拟得到各空化模型下水翼的升力系数，如下表所示。
|空化模型|升力系数|
|-----|------|
|平板模型|1.45|
|前后龙骨模型|1.65|
|背部龙骨模型|1.92|
分析可得，不同的空化模型对水翼升力系数有不同的影响。背部龙骨模型可以显著提高水翼的升力性能，其中升力系数达到了1.92，比平板模型提高了32.4%。
三、结论
本文通过数值模拟的方法，研究了三种不同空化模型下NACA66水翼的空化特性。研究结果表明，不同的空化模型对水翼的空化特性有显著的影响，其中背部龙骨模型能够显著提高水翼的升力性能。本文的研究结果对于水翼的设计和优化具有一定的参考价值。