轴流泵空化流动的非定常特性研究

侯敬生1,袁建平1,范猛1,付燕霞2,陆荣1

中国农村水利水电 ›› 2017 ›› (11) : 168-172.
泵站技术

轴流泵空化流动的非定常特性研究

  • 侯敬生1,袁建平1,范猛1,付燕霞2,陆荣1
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摘要

为了研究轴流泵内部空化流的非定常特性,基于ANSYS CFX软件,应用SST k-ω湍流模型和Rayleigh-Plesset的均相流空化模型,对一台轴流泵在最优工况点下的空化流场进行了定常与非定常数值模拟,获得轴流泵的外特性与空化性能,并与试验结果进行了对比。同时对泵内不同位置、不同空化余量下的压力脉动进行了时域和频域分析。结果表明:空泡首先出现在叶片背面进口边轮缘处,随着空化余量的降低,空泡逐渐向叶片中部发展,直至覆盖整个叶片背面;空化的发生会改变叶片背面的压力分布,影响泵的性能;叶轮进出口处监测点的压力脉动具有明显的周期性,均呈现3个波峰和波谷,这与叶片数密切相关;空化发生后,不同工况下叶轮出口压力波动均明显增强,且其主频均为叶频。

基金

国家自然科学基金资助项目;国家科技支撑计划项目;江苏省青年基金资助项目;江苏大学高级人才启动基金资助项目

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侯敬生1,袁建平1,范猛1,付燕霞2,陆荣1. 轴流泵空化流动的非定常特性研究[J].中国农村水利水电, 2017(11): 168-172

参考文献

[1]关醒凡.现代泵理论与技术[M].北京:中国宇航出版社,2011.
[2]王福军, 张玲, 张志民.轴流泵不稳定流场的压力脉动特性研究[J].水利学报, 2007, 38(8):1003-1009
[3]施卫东,李通通,张德胜,等.轴流泵叶轮区域空化特性数值模拟[J].农业工程学报, 2012, 28(13):88-93
[4]施卫东,吴苏青,张德胜,等.叶片数对高比转数轴流泵空化特性的影响[J].农业机械学报, 2013, 44(11):72-77
[5]施卫东, 吴苏青, 张德胜, 等.叶顶形状对轴流泵空化性能的影响[J].农业机械学报, 2014, 45(9):101-106
[6]施卫东, 李通通, 张德胜, 等.不同叶顶间隙对轴流泵空化性能及流场的影响[J].华中科技大学学报自然科学版, 2013, 41(4):21-25
[7]张德胜, 吴苏青, 施卫东, 等.不同湍流模型在轴流泵叶顶泄漏涡模拟中的应用与验证[J].农业工程学报, 2013, 29(13):46-53
[8]Hongxun C, Haifeng L, Fajia S, et al.Turbulent Models and Axial Flow Pump Performance Prediction[J].International Journal of Turbo & Jet Engines, 2007, 24(1):1-10
[9]张德胜, 吴苏青, 施卫东, 等.轴流泵小流量工况条件下叶顶泄漏空化特性[J].农业工程学报, 2013, 29(22):68-75
[10]张德胜, 潘大志, 施卫东, 等.轴流泵空化流及其诱导压力脉动的数值模拟[J].华中科技大学学报自然科学版, 2014, (1):34-38
[11]汤方平, 张丽萍, 付建国, 等.轴流泵内部压力脉动数值预测及分析[J].排灌机械工程学报, 2013, 31(10):835-840
[12]杨正军, 王福军, 刘竹青, 等.基于的轴流泵空化特性预测[J].排灌机械工程学报, 2011, 29(1):11-15
[13]Yang Z, Wang F, Liu Z, et al.Prediction of cavitation performance of axial-flow pump based on CFD[J].Journal of Drainage & Irrigation Machinery Engineering, 2011, :-
[14]Nur-E- Mostafa, Karim M M, Sarker M M A.Numerical Prediction of Unsteady Behavior of Cavitating Flow on Hydrofoils using Bubble Dynamics Cavitation Model[J].Journal of Applied Fluid Mechanics, 2016, 9(4):1829-1837
[15]李忠, 杨敏官, 高波, 等.空化诱发的轴流泵振动特性实验研究[J].工程热物理学报, 2012, 33(11):1888-1891
[16]李忠, 杨敏官, 姬凯, 等.轴流泵叶顶间隙空化流可视化实验研究[J].工程热物理学报, 2011, 32(8):1315-1318
[17]Mostafa N H, Mohamed A.Effect of blade angle on cavitation phenomenon in axial pump[J].Journal of applied mechanical engineering, 2012, 3(1):1-6
[18]Arndt R E A.Cavitation in Fluid Machinery and HydraulicStructures[R]. Ann. Rev. Fluid Mech, 1981, 13: 273-328.
[19]张德胜, 耿琳琳, 施卫东, 等.轴流泵水力模型压力脉动和振动特性试验[J].农业机械学报, 2015, 46(6):66-72
[20]Yanxia Fu, Jianping Yuan, Shouqi Yuan, Giovanni Pace, Luca d’Agostino, Ping Huang, Xiaojun Li,. Numerical and Experimental Analysis of Flow Phenomena in a Centrifugal Pump Operating Under Low Flow Rates[J].ASME Journal of Fluids Engineering, 2015, 137(1):1-12

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