Dinámica de burbujas supercavitantes cerca de superficies libres y paredes sólidas
Autores: Wei, Ping; Weng, Mingdeng; Yang, Xiaobin; Hu, Yiding; Liang, Weige; Sun, Shiyan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
Dinámica de burbujas supercavitantes cerca de superficies libres y paredes sólidas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Estudio
Flujos supercavitantes
Límites
Simulaciones numéricas
Superficies libres
Paredes sólidas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio investiga las características hidrodinámicas de los flujos supercavitantes cerca de los límites a través de simulaciones numéricas, centrándose en la influencia de las superficies libres y las paredes sólidas. Se emplea un marco numérico validado que combina el modelo de turbulencia Realizable k- con el enfoque multiphase VOF y el modelo de cavitación de Schnerr-Sauer para capturar interfaces de fase complejas y flujos turbulentos cavitantes. La validación sistemática contra datos experimentales existentes y pruebas de lanzamiento submarino dedicadas confirma la fiabilidad de la metodología. Los resultados demuestran efectos significativos de los límites en la dinámica de la supercavitación. Cerca de una superficie libre, la cola de la cavidad se desvía de la interfaz, mientras que se inclina hacia la pared cuando está en estrecha proximidad a un límite sólido. La presencia simultánea de ambos límites provoca una deformación torsional combinada y deflexión. La interfaz de la cavidad exhibe una indentación progresiva hacia la cola, con el ángulo de indentación siguiendo una relación de ley de potencia con respecto a la posición axial. Las interacciones en los límites crean efectos distintos: las superficies libres suprimen la elongación de la cavidad, mientras que las paredes sólidas promueven la extensión, manteniendo la longitud de la cavidad dentro de límites predecibles. Un notable fenómeno de reversión de torque ocurre en x=D desde la punta del cavitador, creando torque positivo aguas arriba (x < D) y torque negativo aguas abajo (x > D).
Descripción
Este estudio investiga las características hidrodinámicas de los flujos supercavitantes cerca de los límites a través de simulaciones numéricas, centrándose en la influencia de las superficies libres y las paredes sólidas. Se emplea un marco numérico validado que combina el modelo de turbulencia Realizable k- con el enfoque multiphase VOF y el modelo de cavitación de Schnerr-Sauer para capturar interfaces de fase complejas y flujos turbulentos cavitantes. La validación sistemática contra datos experimentales existentes y pruebas de lanzamiento submarino dedicadas confirma la fiabilidad de la metodología. Los resultados demuestran efectos significativos de los límites en la dinámica de la supercavitación. Cerca de una superficie libre, la cola de la cavidad se desvía de la interfaz, mientras que se inclina hacia la pared cuando está en estrecha proximidad a un límite sólido. La presencia simultánea de ambos límites provoca una deformación torsional combinada y deflexión. La interfaz de la cavidad exhibe una indentación progresiva hacia la cola, con el ángulo de indentación siguiendo una relación de ley de potencia con respecto a la posición axial. Las interacciones en los límites crean efectos distintos: las superficies libres suprimen la elongación de la cavidad, mientras que las paredes sólidas promueven la extensión, manteniendo la longitud de la cavidad dentro de límites predecibles. Un notable fenómeno de reversión de torque ocurre en x=D desde la punta del cavitador, creando torque positivo aguas arriba (x < D) y torque negativo aguas abajo (x > D).