軸流泵葉輪空化的CFD研究.pdf

1、社會生產(chǎn)實(shí)踐中普遍存在由于泵站進(jìn)出水池水位的不斷變化，使軸流水泵偏離設(shè)計(jì)工況運(yùn)行的情況。這就不可避免地引起空化現(xiàn)象的發(fā)生，空化發(fā)生后，空穴對流場產(chǎn)生了很大的干擾，改變了流場的分布，從而使流量和揚(yáng)程下降，效率降低，引起機(jī)組振動和噪音，影響水泵的安全運(yùn)行。因此需要我們在設(shè)計(jì)階段就開始研究考慮空化的影響，有針對性地設(shè)計(jì)，保證其具有較高的空化性能，從而降低水泵設(shè)計(jì)開發(fā)與運(yùn)行的成本。
　　 本文采用模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法研究空化，

2、探尋低壓區(qū)的位置及其面積大小，并建立其與軸流泵外特性揚(yáng)程、功率、效率之間的關(guān)系，尋求適合軸流泵空化性能數(shù)值模擬的算法。文中采用ANSYS-ICEM、TurboGrid對軸流泵進(jìn)水流道和葉輪進(jìn)行建模和網(wǎng)格剖分，流體計(jì)算軟件CFX10.0對軸流泵內(nèi)部流場進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。在三維空化流動計(jì)算中，物理模型采用兩相混合流體的連續(xù)性方程、時(shí)均雷諾N-S方程，補(bǔ)充以RNGκ-ε湍流模型，外加空化模型描述空化過程，數(shù)值方法上采用有限體積法在計(jì)算網(wǎng)格上

3、離散控制方程，數(shù)值計(jì)算結(jié)果能較好地模擬軸流泵葉輪空化。
　　 經(jīng)過CFX-Post分析和模型試驗(yàn)比較發(fā)現(xiàn)：(1)兩相混合空化模型能預(yù)測空化的發(fā)生與發(fā)展；(2)不同工況點(diǎn)空化位置和形態(tài)的預(yù)測與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相對應(yīng)；(3)葉片外緣與葉輪室間隙內(nèi)有間隙空化的發(fā)生，并隨著有效氣蝕余量的減小回流體積與速度均有增大的趨勢；(4)空化發(fā)生的位置與非空化模型計(jì)算得到的最低壓力點(diǎn)相對應(yīng)，但空泡相體積分?jǐn)?shù)最高點(diǎn)相比壓力最低點(diǎn)進(jìn)口邊區(qū)域要靠后一點(diǎn)，這主