流體機械內部空化流動的數(shù)值模擬.pdf

1、本文是在國家自然科學基金項目(NO：90410013)支持下完成。在流體機械(泵、水輪機等)運行過程中，空化會使其過流部件產(chǎn)生空蝕破壞，產(chǎn)生噪聲和振動，空化嚴重時機械的效率顯著降低甚至不能正常運行。因此，流體機械的空化空蝕問題是流體機械設計、制造和科學研究等有關方面非常關心的基本問題，也是提高其性能和質量所必須認真研究解決的重要課題。 隨著計算流體力學的發(fā)展和計算機性能的提高，用數(shù)值模擬來分析流體機械內部的流動已經(jīng)成為可能。應用

2、數(shù)值模擬的方法可以對實驗難以測量的參數(shù)進行預估，而不需要大量的實驗，應用數(shù)值模擬的方法對流體機械進行分析和工程設計，有利于提高工作的可靠性和經(jīng)濟性。數(shù)值模擬方法己經(jīng)成為流體機械分析、設計的一個重要手段。 本文以計算流體力學知識為基礎，以商用CFD軟件Fluent為工具，采用基于Reynolds平均法的Realizable κ-ε兩方程模型和混合多項流模型，模擬了一低比轉速離心泵葉輪和一混流式水輪機轉輪中的空化流動情況。通過模擬，

3、得到離心泵葉輪在不同流量工況下內部空化流動情況，對葉輪的優(yōu)化設計有重要意義。同時通過結果分析否定了一些計算、設計中采用的軸對稱流動的假定，并且也從另一個角度印證了加大流量的設計方法。對HL240型水輪機的設計工況進行模擬，由模擬結果求出的水輪機空化系數(shù)與通過模型試驗所得到的空化系數(shù)非常吻合，提出了水輪機空化系數(shù)動態(tài)測定的方法，利用這種方法可以較準確地得到葉片上發(fā)生空化空蝕的總區(qū)域，并且可以估算出葉片各個區(qū)域發(fā)生空化空蝕的程度。從而對水輪