轴流式喷水推进泵内涡与空化相互作用

发布时间：2024-04-21 17:23

　　喷水推进泵内空化的发生直接影响推进效率,尤其是进入性能陡降工况,针对目前对该工况下喷水推进泵内涡与空化相互作用认知不足,极需从机理方面展开研究。本文采用分离涡流模拟(detached eddy simulation, DES)湍流模型Zwart-Gerber-Belamri (ZGB)空化模型对性能陡降工况下的喷水推进泵内部空化流场进行数值模拟,并结合柱坐标系下的涡量输运方程对喷水推进泵内涡与空化的相互作用机理进行分析。研究表明:数值计算的空化性能曲线与实验测量结果吻合较好;涡线拉伸扭曲项与涡量分布密切相关;斜压矩项和膨胀项主要集中在汽液交界面处,会引起涡量场的重新分布,并且膨胀项的量级要大于斜压矩项;在间隙处,粘性耗散性量级较大,粘性耗散项的作用不可忽略。

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【部分图文】：

图13斜压矩项云图

图12流体压缩、膨胀项云图3结论

图1喷水推进泵三维模型和计算域划分

本文选取某型喷水推进泵为研究对象,其三维模型如图1(a)所示,主要分为转子和定子2个部分。其基本设计参数:设计工况点流量Qv=0.46m3/s,转速n=1450r/min,汽蚀比转速ns=520,转子直径为300mm,叶轮叶片数为6,定子叶片数为7,叶片间隙为0.3mm....

图2叶轮域结构化网格

网格的质量对喷水推进泵数值模拟至关重要。本文采用ANSYSICEM软件对整个计算域进行结构化网格划分,叶轮域选用J型拓扑结构,并采用O-block来控制叶片附近网格节点分布和提高叶片的网格质量,为了更好地研究喷水推进泵叶顶间隙空化,在叶片间隙处布置了25层网格,如图2所示。结构....

图3网格无关性误差分析

为了保证叶片表面的相对y+和节省计算资源,选取第4套网格进行相关计算,第4套网格叶片表面平均y+为16.32,叶片表面y+云图如图4所示。图4叶片表面y+分布云图

本文编号：3961210