徑向直葉片燃油汽心泵的數(shù)值模擬及其應用研究.pdf

1、汽心泵突出的流量調節(jié)功能使其在航空發(fā)動機燃油控制系統(tǒng)中具有良好的應用前景。清楚認識汽心泵工作機理，完善其設計方法，并研制樣機對我國航空發(fā)動機燃油泵的發(fā)展具有重要意義。根據(jù)汽心泵樣機結構尺寸，建立包括泵進口流道、進口節(jié)流裝置、閉式徑向直葉片葉輪、螺旋型蝸殼、錐型擴壓器、泵出口在內的全流道幾何模型；利用ICEM CFD進行高質量網(wǎng)格劃分；采用商業(yè)CFD軟件ANSYS FLUENT進行非定常汽液兩相數(shù)值模擬，并對比汽心泵樣機試驗結果驗證了數(shù)值

2、模型的準確度。
　　本研究利用RNGk-epsilon湍流模型與Zwart-Gerber-Belamri空化模型相結合的數(shù)值模型分析了小開度工況下汽心形態(tài)對泵性能的影響，獲得了汽心區(qū)域的合理范圍。分析不同進口壓力下的汽心形態(tài)和泵的性能發(fā)現(xiàn)，當汽心區(qū)域未接近葉片出口邊時，汽心對汽心泵的性能影響不大，而汽心區(qū)域接近葉片出口邊時泵的效率會急劇下降，故應避免汽心發(fā)展至這一位置。利用數(shù)值模型對葉輪葉片數(shù)進行優(yōu)化。對20、18、15、12、9

3、和6葉片的徑向直葉片汽心泵進行數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)，葉片數(shù)從20片減少至9片時，泵的壓頭稍有上升且效率幾乎不變，而葉輪質量可減少約20％，此時泵的出口壓力脈動幅值在±2.5%以內；當減少至6片時，出口壓力脈動幅值達±8%。對9葉片汽心泵壓力脈動以及流動特征的分析表明，泵內壓力從隔舌處開始沿蝸殼周向呈現(xiàn)先上升再下降、再上升的變化規(guī)律，影響泵內壓力脈動的主要頻率為葉片通過頻率。隔舌的存在是泵內產(chǎn)生旋渦的主要原因，且泵內旋渦主要分布在靠近隔舌的葉片流