赵航，佘文轩，高琪，邵雪明

浙江大学 航空航天学院 流体动力与机电系统国家重点实验室，杭州 310027

0 引 言

旋涡作为一种常见的流动现象广泛存在于自然界以及近现代工程中，被喻为流体运动的“肌腱”。在水动力学领域，旋涡身影随处可见，如轴流泵等水力机械中的梢隙涡和船舶螺旋桨的毂涡、梢涡等。尤其是桨叶梢涡常诱导产生空化现象，即梢涡空化。梢涡空化现象会引起较大的脉动噪声及结构振动，阻碍了水力机械和船舶推进技术的发展。因此，近几十年来，国内外学者对梢涡空化问题开展了大量的研究。

在梢涡空化研究中，常使用空化数这一基本物理参数。该参数与流场中的压力高度相关，因而早期对梢涡空化的研究主要以基于压力的空化预测为主。早在20世纪60年代，McCormick针对梢涡空化问题开展了系统性的研究，基于理论分析，提出以旋涡中心最小压力系数来预测梢涡的临界空化数，推导得出的最小压力系数能够较好地预测梢涡空化的趋势，但其具体数值与实验中实际观察到的临界空化数有较大差异。此后，有相当一部分研究基于实验获取的梢涡特性（如旋涡强度、涡核半径等），结合理论涡模型推导旋涡中心的压力系数，并以此建立空化预测模型。基于简化的径向N-S方程则是另一种获取梢涡内部压力分布的方法，但该方法存在一定误导性，其前提假设为轴对称涡，而梢涡空化常发生于近尾迹区域，该区域内的旋涡处于发生发展阶段并且高度不对称。……