Kavitation

Das in Autodesk Simulation CFD verwendete Kavitationsmodell wird in Referenz 3 beschrieben. Die Kavitation wird durch das Vorhandensein von kugelförmigen Dampfblasen mit einem festen Radius dargestellt. Diese Blasen werden aus den nichtkondensierbaren Gaspartikeln gebildet, die im Fluid vorhanden sind. Daher gibt es 3 Komponenten in einer kavitierenden Strömung: ein nichtkondensierbares Gas (gekennzeichnet durch das tiefgestellte "g"), eine flüssige Phase (gekennzeichnet durch das tiefgestellte "l") und eine Gasphase (gekennzeichnet durch das tiefgestellte "v"). Es wird angenommen, dass der Massenanteil des nichtkondensierbaren Gases konstant und gut mit dem Fluid gemischt ist. Aufgrund dieser Annahme können die flüssige Phase und das nichtkondensierbare Gas zu einem einzigen Volumenanteil kombiniert werden. Dieser Volumenanteil kann mithilfe einer skalaren Transportgleichung verfolgt werden:

• Hierbei ist die Dichte der Kombination aus nichtkondensierbarem Gas und flüssiger Phase,
• der Geschwindigkeitsvektor,
• die Quelle der flüssigen Phase (dies ist der Bereich mit kondensierendem Dampf) und
• die Quelle der Gasphase (die flüssige Phase, die verdunstet).

Der Quellterm für die flüssige Phase lautet wie folgt:

• ist die Dichte der entsprechenden Gasphase.
• ist der durchschnittliche Luftblasenradius.
• pv ist der Dampfdruck der Flüssigkeit.
• ρ ist der lokale Druck.
• ist die Flüssigkeitsdichte.
• ist der Volumenanteil des nichtkondensierbaren Gases.
• ist der Volumenanteil der Gasphase.

Sobald der Volumenanteil berechnet ist, kann die Dichte der Mischung berechnet werden. Diese Dichte wird dann verwendet, um Kontinuitäts- und Impulsgleichungen sowie andere Skalargleichungen zu lösen. Autodesk Simulation CFD kann verwendet werden, um den Volumenanteil der Gasphase darzustellen.

Konturendarstellungen des Volumenanteils zeigen Bereiche an, in denen Kavitationsblasen vorhanden sind. Der Wert dieses Volumenanteils stellt den Anteil des lokalen Fluidvolumens dar, der Blasen enthält.