轴流泵叶轮内空化流动的数值计算

摘要

首先通过模型轴流泵外特性试验，确定了汽蚀性能曲线。基于完整空化模型和混合流体两相流模型，对模型轴流泵设计工况下叶轮内空化流动进行全流道数值计算。选择空化开始发生、临界汽蚀点以及空化严重时三个工况比较分析叶轮内空化流动的发展情况。计算获得了不同汽蚀余量时叶片背面静压、空泡体积组分分布和不同轴截面上的空泡体积组分分布。计算结果表明空化最初发生在叶片背面进口靠近轮缘的局部低压区；在临界汽蚀点处，空化发生的区域位于叶片背面进口至出口弦长的2/3 处，面积约占叶片背面面积的50%；随着空化程度的进一步加剧，空化区域逐渐向后发展且空泡体积组分逐渐变大。当叶轮流道内发生局部空化时，不会影响到泵的能量性能；空化严重时，靠近进口截面的过流面积受到严重堵塞，泵的能量性能严重下降。计算结果和分析与外特性试验相吻合，较好地揭示了轴流泵叶轮内的空化流动的静态特征，为轴流泵叶轮内空化流动的研究提供了可靠的参考。