轴流泵叶顶区的空化流场与叶片载荷分布特性-论文.pdf

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1、第65卷第2期化工学报、，01．65No．22014；年3出2月CIESCJournalFebruary一研一一究一一论一一文嚣¨一轴流泵叶顶区的空化流场与叶片载荷分布特性张德胜，潘大志，施卫东，邵佩佩，王海宇，李通通(江苏大学流体机械工程技术研究中心，江苏镇江212013)摘要：针对轴流泵叶顶区空化流气液混合区域密度变化，以SSTk-co湍流模型为基础，对湍流黏度项进行了修正。基于输运方程的完全空化模型对轴流泵NPSH曲线、空化特性及其叶片载荷进行了数值模拟和分析，并与实验结果进行了对比。研究结果表明，修正的SSTk-co湍流模型和空化模型较准确地预测了

2、叶顶区空化流，临界空化数预测误差为7．79％。通过高速摄影实验观测到轴流泵的初生空化为刮起涡空化、间隙附着空化和涡带区空化，空化区域也随着空化数的降低而不断扩大，直至在叶片后缘脱落和爆破，爆破位置也不断向叶片中部移动；叶片吸力面的低压区主要集中在叶顶翼型间隔角为一13。～+13。的区域；在叶轮叶顶间隙的3％N域，随着半径系数增大，叶片压力面压力逐渐减小，叶片载荷不断降低，且越接近间隙边缘，叶片载荷降低越明显，从机理上找到了空化诱导轴流泵性能下降的原因。关键词：轴流泵；空化；叶片载荷；数值模拟；高速摄影DOI：10．3969~．issn．0438-1157．

3、2014．02．019中图分类号：TH311文献标志码：A文章编号：0438—1157(2014)02—05O1—07CavitationflowandbladeloadingcharacteristicinimpellertipregionofaxialflowpumpZHANGDesheng，PANDazhi，SHIWeidong，SHAOPeipei，WANGHaiyu，LITongtong(ResearchCenterofFluidMachineryEngineeringandTechnology，JiangsuUniversity，Zhenjia

4、ng,212013，China)Abstract：In0rdertotakeintoaccountthelocaldensityofgas—liquidmixingareaincavitationflowfieldinimpellertipregionofaxialflowpump，theturbulentviscosityterminSSTk-coturbulencemodewascorrected·NPSHcuⅣes．cavitatiOncharacteristicandbladeloadingwereanalyzedbasedonfullcavita

5、tionmodelwithsimulatiOnandexperimentalmethods．TheinvestigationresultsshowthatthemodifiedSSTk-coturbulencemodelandcavitationmodelcanpredictthecavitationflowfieldwithgas—liquidtwo。phaseflowintheimpellertlpregion，andtherelativeerorofthecriticalcavitationnumberbetweenexperimentalandpr

6、edictedvaluesis7．79％underdesignconditions，whichissatisfactoryforthecomputationalaccuracy．Thehighspeedphohographyexperimentsshowthatthecavitationinceptionisinducedbyblowingcavitation，clearanceattachedcavitationandtipleakagevortexcavitation，andthecavitationregioncontinuallyspreadswi

7、ththedecreaseofcavitationnumber．ThebreakofcavitationbubbleclusterOCCurSatmeaft0ftheblade，andthepositionofbubblebreakmovestowardthemiddleofthebladespan．Theangularintervalbetween-13。and+13。isthemainregionofthesuctionsidewithloWpressure．Withinthe3％areaattachedtothebladetipclearance，t

8、hepressuregraduallydecreasesw1tht