液力减速器模型空化特性数值模拟及试验研究

摘要

为了研究液力减速器内部流场空化特性，基于ANSYS CFX软件，采用RNG k－ε湍流模型和Zwart－Gerber－Belamri空化模型，选取液力减速器模型单个流道作为研究对象，对其在泵轮外环壁不同压力时进行数值模拟，并搭建减速器试验台，进行降压性能试验．将数值模拟结果与试验结果进行对比分析，验证了数值模拟方法对液力减速器空化特性预测是可靠的．研究结果表明：数值模拟方法获得的性能曲线与试验结果变化趋势一致，且可以捕捉到空化初生状态，数值模拟与试验结果平均误差为3.24％，可较好地反映液力减速器内部空化特性；随着泵轮外环壁压力不断降低，空化最先发生在泵轮叶片吸力面靠近轮毂的位置，之后向叶片中部扩大，直至占据叶片吸力面大部分区域；空泡分布在径向存在不均匀性，泵轮外环壁压力为0.25 MPa时，空化区域面积比（Sc／S）随着径向位置（r／R）的增大呈现先增大后减小的趋势，空化现象在流道靠近轮毂位置（r／R＝0.3～0.5处）较为严重．