泵空化流数值计算研究现状及展望.pdf

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1、38FLUIDMACHINERYVo1．40，No．9，2011文章编号：1005—0329(2011)09—0038—07泵空化流数值计算研究现状及展望刘厚林，刘东喜，王勇。杜辉。徐欢(江苏大学，江苏镇江212013)摘要：空化是一种包含气液相间质量传输的非定常可压缩多相湍流流动现象，它是泵性能和效率下降的主要原因。空化流动的计算主要涉及空化模型和湍流模型两个方面。本文概述了空化模型的一些基本理论，并比较了各个空化模型的优缺点；简要分析了湍流模型对空化流计算的影响；介绍了这些模型在泵空化流计算中的应用；最后展望了泵空化流计算模型的发展方向。关键词：泵；空化；空化模型；湍流模型；研究

2、现状中图分类号：TH311文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2011．09．009NumericalResearchStatusandProspectsofCavitatingFlowinaPumpLIUHou-lin，LIUDong—xi，WANGYong，DUHui，XUHuan(JiangsuUniversity，Zhenjiang，Jiangsu212013，China)Abstract：Phenomenologically，cavitationofteninvolvescomplexinteractionsofturbulenceand

3、phase-changedynamics，largedensityvariation，masstransferbetweenphasesandpressurefluctuations．Itmaycausenotonlythedegradationofthepumpper—formancebuteficiency．Turbulentcavitatingflowcomputationsneedtoaddressbothturbulenceandcavitationmodelingissues．Thebasictheoriesofthecavitationmodelssummarizedi

4、nthisarticle．andalSOtheadvantagesanddisadvantagesofthesemodelsarecompared．Additionally，theinfluenceoftheturbulencemodelsinnumericalsimulationofcavitatingflowwasanalyzedandtheapplicationofthesemodelsinnumericalsimulationofcavitatingflowinapumpwasintroduced．Atlast，thedevelopmentdirectionofthecomp

5、utationalmodelsofcavitatingflowinapumpisdiscussed．，Keywords：pump；cavitation；cavitationmodel；turbulencemodel；researchstatus1前言果向真机的换算并没有统一的观点和准确充分的理论依据。所以，使得模型试验结果很难真实地效率、稳定性和空化性能是评价泵性能的3反映真机的空化性能。项指标，其中空化是一个古老却至今尚未被很好近几十年来，随着计算机科学和计算流体力解决的难题之一。空化流动的本质是气液两相湍学的迅速发展，空化流动的数值模拟越来越受流流动，气泡和水体之间有着非常复杂的

6、质量、动到人们的关注。这是因为数值模拟可以提供更量和能量交换。多试验数据以外的细节信息，比如速度场、压力目前，对于泵内部空化流动的研究主要采用场等的详细分布以及空泡产生和发展的规律数值预测和空化试验2种方法。空化试验费用高等，且对于不同空化数的流场数值模拟更为便昂，同时在试验中无法有效地控制空化的比尺效利。空化流数值模拟的关键就在于建立合适的应等众多因素的影响；而且将模型空化试验的结空化模型。收稿日期：2011—04—06修稿日期：2011—08一O52011年第4O卷第9期流体机械39势。2空化模型的研究这种方法开展时间较早，积累经验较多，但过多的假设使得应用范围较为狭窄，多用于水

7、翼和空化模型的提出的目的是为了建立从微观气钝头体绕流等固定或随时间变化不大的片状空核到宏观空化流的统计描述，这种统计描述需要化。结合物理实际和数值计算方法给出。一个较成功2．2基于N．S方程的空化模型的空化模型可以准确捕捉到流场宏观物理量的特90年代开始，利用N—s方程求解空化问题的性的同时又可以使计算有效地控制在一定的复杂模型开始发展起来。与基于势流理论的模型相程度内，为工程中空化流的研究提供一种可行的比，利用N—s方程可以更好地考虑液体粘性对空计算思路