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传统的空泡流数值模拟多采用线性涡粘湍流模式，这对于空泡流这种存在大密度比分离流动的问题较难给出好的结果。本工作研究了低雷诺数修正的二阶与三阶非线性涡粘湍流模式在空泡流数值模拟中的应用。针对绕圆盘空化器和简单轴对称体的基准空泡流动问题，检验了非线性湍流模式的可靠性。超空泡形态的计算结果表明，线性模式在非定常计算中空泡面存在较明显的非物理虚假波动，而非线性模式则较好地抑制了这种现象，真实地再现了实验中所观察到的光滑刚性的超空泡表面。非线性模式所预报的空泡尺度和超空泡减阻效果也与实验半经验公式符合良好。进一步在高速水下航行体空泡流数值模拟中的应用，结果证明了非线性湍流模式的适用性。