采用均相流模型中的质量输运空化模型，形式［141］如下：式中，分别表示质量蒸发速率和质量凝结速率；αν为空泡体积分数；ρν为汽体密度，其值为0.554 kg/m3。质量输运空化模型的质量蒸发速率和质量凝结速率，大多数为在Rayleigh-Plesset方程的基础上推导出来的，其形式为：式中，Rb为空泡平均半径，其值为10-6 m；ρl为液体密度，其值为997 kg/m3；pν为饱和蒸汽压力，其值为3 574 Pa；S为液体的表面张力；μ为液体的动力黏性系数。......
2023-06-15
叶片泵设计三种空化模型及CFX中的参数设置
【摘要】：目前常用的空化模型有三种。在CFX中，上述参数默认设置为：rnuc=5.0×10-4，RB=2.0×10-6m，Fe=5.0，Fc=0.01。Zwart模型的气化参数Fe和压缩系数Fc在如下范围内调整：30≤Fe≤500，5.0×10-4≤Fc≤8.0×10-2，最佳值为Fe=300，Fe=0.03。
目前常用的空化模型有三种。
1.Zwart模型
Zwart模型是CFX中默认的质量传输模型。它基于空泡动力学中简化的Rayleigh-Plesset方程：
在上述方程中，PV是气相压力，P是水蒸气饱和压力，rnuc是成核位置的气相体积分数，RB是成核位置的气泡半径，Fe和Fc分别是气化和压缩过程中的两个经验参数。在CFX中，上述参数默认设置为：rnuc=5.0×10-4，RB=2.0×10-6m，Fe=5.0，Fc=0.01。
而且上述方程显示压缩和气化不是对称的。特别在气化方程中，随着气相体积分数增加，a由rnuc=（1-a）代替，成核位置密度必须相应减小。
2.完全空化模型
由Singhal等提出的质量传输模型，最初被称为完全空化模型，现在用在一些商业CFD软件中，如Fluent和PUMPLINX。这种模型也是基于空泡动力学简化的Rayleigh-Plesset方程，方程如下：
式中，fV是气相质量分数，k（m2/s2）是湍动能，T（N/m）是表面张力，Ce=0.02和Cc=0.01是两个经验校正系数。
值得注意的是，在本文中，为了方便，我们没有使用这个模型的原方程，而使用了由Huuva提出的方程，气相质量分数fV由气相体积分数a代替。
3.Kunz模型
Kunz质量传输模型基于Merkle等的工作，现在是OpenFOAM中使用的一种质量传输模型。在这个模型中，不同于如上提到的模型，质量传输采用了液相产生
和消失
的对策。从液相到气相的变化被校正成与压力场低于气化压力的部分成比例。从气相到液相的变化是体积分数g的三次多项式函数。比质量传输率定义为
:
在上述方程中，U∞（m/s）是自由来流速度，t∞=L/U∞是时间尺度上的平均流，L是特征长度尺度。Cdest和Cprod两个经验参数。在原有方程中Cdest=100，Cprod=100。
下面修正结果。
Zwart模型的气化参数Fe和压缩系数Fc在如下范围内调整：30≤Fe≤500，5.0×10-4≤Fc≤8.0×10-2，最佳值为Fe=300，Fe=0.03。
对于FCM模型，气化系数Ce和压缩系数Cc分别在如下范围内进行调整：0.01≤Ce≤1，1.0×10-6≤Cc≤1.0×10-2，最佳值为Ce=0.40，Cc=2.30×10-4。
Kunz模型中调整范围是，100≤Cdest≤5000，10≤Cprod≤1000，最佳值为Cprod≤455，Cdest=4100。
各个模型系数校正前后的对比：
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2023-06-15
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2023-06-15
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