噴水推進(jìn)軸流泵空化特性數(shù)值研究.pdf

1、噴水推進(jìn)軸流泵是噴水推進(jìn)器的關(guān)鍵部件，其性能的優(yōu)劣對(duì)噴水推進(jìn)器的總體性能好壞起重要作用。作為噴水推進(jìn)器的核心部件的噴水推進(jìn)泵在工作時(shí)很容易產(chǎn)生空化，并且空化的發(fā)生會(huì)造成泵的推力下降、效率減小、噪聲增大，甚至?xí)?dǎo)致泵的葉輪表面金屬剝蝕。因此，對(duì)于噴水推進(jìn)泵的抗空化性能的研究顯得尤為重要。
　　本文利用商業(yè)軟件Fluent，對(duì)噴水推進(jìn)軸流泵泵級(jí)進(jìn)行空化流動(dòng)數(shù)值模擬研究。首先對(duì)葉輪空化的發(fā)展過(guò)程進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)隨著有效空化余量的逐步降低，

2、空化區(qū)域向葉片出口邊方向和相鄰葉片壓力面方向拓展。其次分析了葉輪內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)空化尾跡區(qū)水汽混合區(qū)域流體流動(dòng)方向混亂，形成液流的反向射流，導(dǎo)致空化區(qū)域尾跡部分出現(xiàn)旋渦。進(jìn)而探究了空化誘導(dǎo)揚(yáng)程下降的機(jī)理，即空化的出現(xiàn)導(dǎo)致泵產(chǎn)生附加水力損失，一種是空化引起流動(dòng)狀態(tài)變化的直接作用，另一種是空化引發(fā)葉片表面的載荷分布發(fā)生改變，從而對(duì)泵的性能產(chǎn)生間接作用。對(duì)不同轉(zhuǎn)速工況下噴水推進(jìn)軸流泵原型空化特性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)在一定流量工況下，隨著轉(zhuǎn)速的減小

3、，臨界空化余量越小，空化比轉(zhuǎn)速越大，葉輪流道空化區(qū)體積越小，抗空化性能越好。為了提高噴水推進(jìn)泵的抗空化性能，開(kāi)展了主要幾何參數(shù)的改變對(duì)噴水推進(jìn)軸流泵空化特性影響規(guī)律的研究。研究結(jié)果表明:葉頂間隙值增加時(shí)，吸力面空化和葉頂空化兩部分同時(shí)加劇，泵的抗空化能力下降;葉項(xiàng)最大葉片厚度的減小和最大葉片厚度位置的后移，可以提高噴水推進(jìn)軸流泵的抗空化性能;葉片安裝角增大，空化域向葉片出口邊方向和葉根方向拓展，噴水推進(jìn)軸流泵的抗空化性能下降;葉片正彎可