理论教育 基于应力状态的空化判定标准优化

基于应力状态的空化判定标准优化

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:对上述矩阵进行对角化,可得则主轴坐标系中的应力为如果空化发生,将发生在最大应力方向上。在这种由应力诱导的空化理论中,空化初生判据可表示为由式(4.6)可知,基于最大应力的空化初生判据同时考虑了各向同性非黏度项的贡献和各向异性黏度项的贡献。这与传统的只基于各向同性的压应力的空化初生判据p<pv是不同的。

基于应力状态的空化判定标准优化

运动的不可压流体中,压强不是唯一的基本动力学变量。在牛顿流体中,每个点的应力状态可以由式(4.1)确定:

式中,P为压强;μ为有效黏度;S为变形率张量(速度梯度的对称部分)。

对于二维流动变形张量可定义为

从应力的观点出发,空化应该发生在局部应力最大的地方。因此,需要考虑流体的应力状态,并确定最大应力的方向(或称为主轴方向)。对上述矩阵进行对角化,可得

则主轴坐标系中的应力为

如果空化发生,将发生在最大应力方向上。对比最大应力-p+2μS1和-p,前者考虑了各向异性剪切应力的影响。在这种由应力诱导的空化理论中,空化初生判据可表示为

由式(4.6)可知,基于最大应力的空化初生判据同时考虑了各向同性非黏度项的贡献(压强和正应力)和各向异性黏度项的贡献(剪切应力)。这与传统的只基于各向同性的压应力的空化初生判据p<pv是不同的。(www.daowen.com)

如果采用无量纲形式表达空化初生判据,则式(4.6)可以表示为

对于二维不可压牛顿流体,剪切应变率为

由于式(4.8)根号中第(1)项和第(3)项与第(2)项相比是低阶小量,所以式(4.8)可以简化为

这样,2μS1便等效为二维不可压牛顿流体中的壁面剪切力。如果令

则空化初生最大应力判据可表示为

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