振动与冲击

作者：石磊   张德胜  陈 健  潘大志  耿琳琳

单位：江苏大学流体机械工程技术研究中心，江苏 镇江 212012

关键词：轴流泵；叶顶泄漏流；泄漏涡；空化；高速摄影

为了准确揭示轴流泵叶轮叶顶区的流场结构和空化形态，选用某一模型轴流泵进行数值模拟和空化可视化实验研究。研究结果表明，基于密度修正的滤波器湍流模型（Density Correction Method Based Filter Based Method, DCMFBM）可准确预测汽蚀余量NPSH值，预测最大误差比SST k-&omega;模型小3%；在小流量工况下，叶顶泄漏流和泄漏涡在叶顶区充分发展，随着流量的增大，泄漏流向叶顶中后部发展，且泄漏涡与叶片吸力面的夹角减小，泄漏流对相邻叶片压力面的影响减小；叶顶区轴向速度先减小后增大，泄漏流进入间隙时在压力面拐角处发生流动分离，在叶顶端面附近卷吸形成角涡，在离开间隙区前泄漏流又会重新附着在叶顶端面上；湍动能呈现先增大后减小的趋势，且峰值随着弦长系数的减小而增大。通过空化性能曲线和叶顶泄漏涡的空穴形态对比分析，验证了DCMFBM湍流模型的适用性。从高速摄影结果可见，随着空化的发展，叶轮叶顶区泄漏流空化、射流剪切层空化以及泄漏涡空化共同构成三角形云状空化结构，且叶片尾缘存在空泡脱落，揭示了叶顶泄漏涡不稳定的空化特性。<br>

来源：2016年第14期

《振动与冲击》期刊编辑部

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