轴流泵内鱼体的运动行为与撞击损伤分析

摘要

为了研究轴流泵中的鱼体运动行为及撞击损伤机理,采用大涡模拟与沉浸边界相结合的方法,并基于流固耦合方法进行了鱼体在轴流泵中运动的数值模拟。通过比较基于数值模拟预测的轴流泵外特性与试验值,验证了数值计算方法的可靠性。研究表明鱼体与轴流泵流道的碰撞主要发生在叶轮进口。与文献中叶片撞击模型预估的数值相比,采用流固耦合方法计算得到的鱼体通过叶轮进口的时间更长,这说明鱼体的实际通过能力低于已有方法预测的结果;不同长度的鱼体通过轴流泵的运动轨迹与撞击概率均明显不同。随着鱼体长度的增大,鱼体的通过能力变差。此外,鱼体在叶轮进口处的通过能力与鱼体长度、碰撞后的运动姿态有关,且长度大的鱼易受到叶轮叶片撞击与导叶撞击的双重损伤。研究结果可为减少鱼类撞击概率,提高鱼类存活率的鱼类友好型水力机械优化设计提供科学依据。