变螺距诱导轮的气蚀性能研究

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1、第43卷第2期2017年4月火箭推进JOURNALOFROCKETPROPULSIONV01．43．№．2Apr．2017变螺距诱导轮的气蚀性能研究李欣1，肖立明1，刘畅1，东华鹏1，李家文2，王珏3(1．北京宇航系统工程研究所，北京100076；2．北京航空航天大学宇航学院，北京100191；3．中国运载火箭技术研究院，北京100076)摘要：为了研究变螺距诱导轮的气蚀性能，通过试验观察了变螺距诱导轮的气蚀发展变化情况，分析了其内部的压力脉动现象。结果表明：诱导轮内的气穴随着入口压力降低，会呈现不同的气穴形态；气穴发展受流量影响，流量越大，气穴发展速度越快；诱导轮内发生了

2、同步旋转气蚀，同步旋转气蚀也受流量影响，流量越大，同步旋转气蚀越强。关键词：变螺距诱导轮；气蚀性能；同步旋转气蚀；可视化中图分类号：V434—34文献标识码：A文章编号：1672—9374f2017)02—0001—08Studyoncavitationperformanceofvariable．．pitchinducerLIXinl，XIAOLimin91，LIUChan91，DONGHuapen91，LIJiawen2，WANGJue3(1．BeijingInstituteofAstronauticalSystemsEngineering，Beijing100076，C

3、hina；2．SchoolofAstronautics，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China；3．ChinaAcademyofLaunchVehicleTechnology，Beijing100076，China)Abstract：Inordertostudycavitationperformanceofthevariable—pitchinducer，thecavitationdevelopmentandvariationofthevariable—pitchinducerwer

4、eobserved,andthepressurepulsationphenomenonintheinducerwasinvestigated．Theresultsshowthatthedifferentcavitationshapesappearincavitationintheinducerwithinletpressuredecreasing，flowratehasaneffectoncavitationdevelopment，whichmeansthatthecavitationdevelopsfasterathigherflowrate，synchronousrot

5、atingcavitationappearsintheinducer，andthehighertheflowrateis，themoreseriousthesynchronousrotatingcavitationbecomes．Keywords：variable—pitchinducer；cavitationperformance；synchronousrotatingcavitation；Vjsualization0引言诱导轮是安装在离心泵前的轴流泵，它的作用是为离心泵增压，避免离心泵发生气蚀。在火箭动力系统中，为了减轻贮箱重量，诱导轮入口压力通常较低，受工况变化以及一

6、些干扰因素的影响，可能会产生严重的气蚀，导致诱导轮流道被堵塞，从而使泵的扬程迅速下降。在某些工况收稿日期：2016—12—16；修回日期：2017—02—09作者简介：李欣(1987一)，男，博士，工程师，研究领域为空间运输系统，火箭发动机2火箭推进2017年4月下，还会发生气蚀不稳定现象，如旋转气蚀㈣、气蚀喘振等问，引起轴振动，进而对轴承和密封等零部件的可靠性造成威胁，影响泵的重复使用。国外通过试验和数值仿真对气蚀不稳定现象开展了大量研究。2005年，Fuji等通过试验发现，在诱导轮人口增加喷射流，当喷射流量为总流量的10％，并且射流方向与旋转方向一致时能够有效抑制气蚀不

7、稳定现象圈。2006年，Hosangadi等使用CHUNCH软件比较了诱导轮在液氢和水中的性能，发现热力学效应的存在能够改善诱导轮的气蚀性能同。2008年，Kim等研究了在诱导轮上游安装环形挡板对气蚀喘振的影响，发现其对气蚀喘振有很好的抑制作用，但是对诱导轮的抽吸性能和压升影响不大，特别是在低流量下阴。2011年，Iga等采用二维平面叶栅模型对三叶片诱导轮气蚀喘振现象进行了数值模拟分析，根据流场及喘振的特点，他们将气蚀喘振分为三类：第一类喘振由小的旋涡气蚀和大尺度的脉动组成，第二类喘振由具有射流结构的层状气蚀组成，