题目：空化流动的数值模拟

空化流动是一种复杂的流动现象。在大多数情况下，空化流动具有复杂的气液界面，并在这个界面上存在有复杂的蒸汽和液体间的相互作用。由于界面形状的复杂性以及流动的非稳定性，人们还没有很好的了解这种相互作用。90年代后期，由于空化现象在水下兵器减阻领域的应用和高速水力机械的发展的需要，人们开始研究开发模拟水流中发生空化流动的数值模拟计算。本文论述了国内外的研究情况，空化流的种类和作用，计算了空化流动在等温条件下的声速，并对空化流动的压缩性问题进行了讨论。本文使用了一种基于气液两相流模型的粘性空化流计算方法，该方法采用了均质平衡流模型，其要点为：认为空化绕流流场中流动介质是一种气液的混合物，其在我们所取得微元控制体内是一种完全均匀的不可压流动介质。这种方法适用于计算单相或多相平衡流动。在源项使用了Kunz的质量传输模型来模拟气液两相的相变。在对流项采用迎风通量差分格式计算，时间推进则是使用计算效率高的LU-SGS隐式时间推进，该方法兼具显示算法的简洁和隐式算法的高效。由于方程的刚性问题，对方程的源项还采用了点隐式处理。计算时针对弹体验证了网格的无关性，计算了各种空化数下的流场和壁面压力系数并与实验结果进行了对比和分析。结果表明：在各种空化数下，流场的壁面压力系数与实验结果符合的很好。在这个基础上，还计算了各种空化数下的空化流场及其尾迹流场，并模拟了低空化数下的超空化现象。