改进FBM湍流模型在离心泵空化流计算中的应用

蒋玲林 王勇 金雷 罗凯凯

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泵站技术

改进FBM湍流模型在离心泵空化流计算中的应用

  • 蒋玲林1,王勇2,金雷3,罗凯凯1
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摘要

为了更好的模拟离心泵内部的空化流动,全面考虑空化对流场的影响,将基于密度修正的方法(density correction based model,DCM)引进到基于滤波修正的RNG k-ε模型中(filter-based model,FBM),发展了一种基于密度修正的FBM湍流模型,该模型考虑了汽/液混合相的可压缩性,可以准确地模拟出较高汽相体积分数流场区域的流动。基于该模型对一台比转数为95的离心泵进行了空化流的数值计算,并与实验结果进行对比。研究结果表明:基于该模型得到的临界空化数与试验结果更为接近;随着空化程度的加剧,空泡最先在叶片进口边的吸力面附近产生,然后向出口方向扩展;叶轮流道总压系数的下降主要发生在上游的0~Ⅲ断面;空化的加剧对距进口边相对位置为0-0.4部分的叶片载荷影响较大。

关键词

空化流 / FBM湍流模型 / 离心泵 / 数值分析 / 试验

基金

国家重点研发计划课题;国家自然科学基金

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蒋玲林 王勇 金雷 罗凯凯. 改进FBM湍流模型在离心泵空化流计算中的应用[J].中国农村水利水电, 2019(9): 148-152

参考文献

[1]王勇,刘厚林,袁寿其,等.离心泵非设计工况空化振动噪声的试验测试[J].农业工程学报, 2012, 28(2):35-38
[2]刘厚林,庄宿国,俞志君,等.型离心泵诱导轮设计[J].华中科技大学学报自然科学版, 2011, 39(12):14-17
[3]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
[4]杨孙圣,孔繁余,周水清,等.离心泵气蚀性能的数值计算与分析[J].华中科技大学学报:自然科学版, 2010, 38(10):93-95
[5]王勇,刘厚林,袁寿其,等.离心泵内部空化特性的模拟[J].排灌机械工程学报, 2011, 29(2):99-103
[6]宋宇,曹树良.考虑不可凝结气体的空化流模型及数值模拟[J].排灌机械工程学报, 2012, 30(1):1-5
[7]刘厚林,吴贤芳,王勇,等.基于神经网络的离心泵关死点功率预测[J].农业工程学报, 2011, 28(11):45-49
[8]Ding H, Visser F C, Jiang Y, et al.Demonstration and validation of a 3D CFD simulation tool predicting pump performance and cavitation for industrial applications[J].Journal of Fluids Engineering, 2011, 133(1):1-14
[9]Zhang XiaoBin, ZHANG Wei, CHEN JianYe, et al.Validation of dynamic cavitation model for unsteady cavitating flow on NACA66[J].Sci China Tech Sci, 2014, 57(4):819-827
[10]Bilu? I, Predin A.Numerical and experimental approach to cavitation surge obstruction in water pump[J].International Journal of Numerical Methods for Heat and Fluid Flow, 2009, 19(7):818-834
[11]刘厚林,刘东喜,王勇,等.泵空化流数值计算研究现状及展望[J].流体机械, 2011, 39(9):38-44
[12]Zhang Linxin, Zhang Na, Peng Xiaoxing, et al.A review of studies of mechanism and prediction of tip vortex cavitation inception[J].Journal of Hydrodynamics, 2015, 27(4):488-495
[13]Wilcox D C.Turbulence Modeling for CFD[M]. California:DCW Industries Inc, 2006: 23-75.
[14]Pouffary B, Fortes-Patella R, Reboud J L, et al.Numerical simulation of 3D cavitating flows: Analysis of cavitation head drop in turbomachinery[J].Journal of Fluids Engineering, 2008, 130(1):8-14
[15]Medvitz R B, Kunz R F, Boger D A, et al.Performance analysis of cavitating flow in centrifugal pumps using multiphase CFD[J].Journal of Fluids Engineering, 2002, 124(2):377-383
[16]Zhou L J, Wang Z W.Numerical simulation of cavitation around a hydrofoil and evaluation of a RNG κ-ε model[J].Journal of Fluids Engineering, 2008, 130(1):1-7
[17]付燕霞,袁寿其,袁建平,等.叶片数对离心泵小流量工况空化特性的影响[J].农业机械学报, 2015, 46(4):21-27
[18]陈勇,张合,马少杰,等.水下火箭弹头部空化流场的数值仿真研究[J].哈尔滨工程大学学报, 2015, 36(1):29-33
[19]段磊,王国玉,张敏弟,等.绕锥头回转体通气超空化流场结构研究[J].兵工学报, 2014, 35(12):2059-2064
[20]Okabayashi K, Kajishima T.Investigation of turbulent modulation by cavitation for subgrid-scale modeling in LES[C]//Proceedings of the 7th International Symposium on Cavitation, Michigan, USA, 2009: 979-989.
[21]Johansen S T, Wu J Y, Shyy W.Filter-based unsteady RANS computations[J].International Journal of Heat and Fluid Flow, 2004, 25(1):10-21
[22]Coutier-Delgosha O, Fortes-Patella R, Reboud J.Evaluation of the turbulence model influence on the numerical simulations of unsteady cavitation[J].Journal of Fluids Engineering, 2003, 125(1):38-45
[23]张博,王国玉,张淑丽,等.修正的模型在云状空化流动计算中的应用评价[J].北京理工大学学报, 2008, 28(12):1065-1069
[24]Zwart P J, Gerber A G, Belamri T.A two-phase flow model for predicting cavitation dynamics[C]// Proceedings of the fifth international conference on multiphase flow, Yokohama, Japan. 2004: 152-160.
[25]Senocak I, Shyy W.A pressure based method for turbulent cavitating flow computations[J].Journal of Computational Physics., 2002, 176(2):363-383
[26]刘厚林,刘东喜,王勇,等.基于模型的离心泵空化流数值计算[J].华中科技大学学报自然科学版, 2012, 40(8):17-20

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