叶片式混输泵非定常流动的数值模拟

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Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｕｎｓｔｅａｄｙｌｏｆｗｉｎ
ｍｕｌｔｉｐｈａｓｅｒｏｔｏｄｙｎａｍｉｃｐｕｍｐｓ
ＹｕＺｈｉｙｉ，ＺｈａｎｇＱｉｎｚｈａｏ，ＨｕａｎｇＲｕｏ，ＣａｏＳｈｕｌｉａｎｇ。
ｒｆａｃｔｉｏｎ）ｏｆ１５％，ｗａｓｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙｓｉｍｕｌａｔｅｄ．Ｉｎｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅ一８ｂａｓｅｄＳＳＴ（ＳｈｅａｒＳｔｒｅｓｓ
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，Ｃｈｉｎａ；２．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＮｕｃｌｅａｒａｎｄＮｅｗＥｎｅｒｇｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＴｓｉｎｇｈａａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＨｙｄｒｏｓｅｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒ－ｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ）
大学水沙科学－ｊ水利水电工程国家重点实验室，北京１０００８４）
余志毅
摘要：为了加深对叶片式混输泵内相态分离和气体局部聚集现象形成机制的认识，在细泡状流
动假设下，基于双流体模型对叶片式混输泵在进口含气率为１５％条件下的气液两相输运过程进
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｆｕｒｔｈｅｒｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｐｈａｓｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｇａｓａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｍｕｌｔｉ —
叶片式混输泵非定常流动的数值模拟
余志毅，张勤昭，黄若，曹树良
（１．北京理工大学机械与车辆学院，北京１０００８ｌ；２．清华大学核能与新能源技术研究院，北京１０００８４；３．清华
—— ——＿一ＪｏｕｒｎａｌｏｆＤｒａｉｎａｇｅａｎｄＩｒｒｉｇａｔｉｏｎＭａｃｈｉｎｅｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
源自文库
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４—８５３０．２０１３．０４．００２
ｌｉｑｕｉｄｔｗｏ — ｐｈａｓｅｕｎｓｔｅａｄｙｌｆｏｗｉｎａｍｕｈｉｐｈａｓｅｒｏｔｏｄｙｎａｍｉｃｐｕｍｐ．ｗｉｔｈａｎ，Ｇ（ｉｎｌｅｔｇａｓＶＯ — ｌｕｍｅ
ｐｈａｓｅｒｏｔｏｄｙｎａｍｉｃｐｕｍｐｓ，ｏｎｔｈｅａｓｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｔｉｎｙｂｕｂｂｌｙｌｏｆｗ，ｂａｓｅｄｏｎａｔｗｏ — ｌｕｆｉｄｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｇａｓ —
行非定常ＣＦＤ模拟．计算中，湍流模型采用ＳＳＴ模型，相间作用力考虑了阻力和附加质量力，初始流场根据纯水工况的稳态计算解给定．对该含气率下的５个流量工况进行了计算，并以其中的最优工况为例分析了输运过程中两相流场的分布及其随时间的演变，探讨了非定常过程中扬程的计算方法及变化特点．结果表明：由于两相所受离心力不同，输运过程中气相主要分布于轮毂面附近；受流道形状变化和叶轮旋转的影响，叶轮进口区容易促发气团的形成，是气团形成的起始位置．输运过程中含气率场和压强场将出现波动，进而导致扬程值的大幅振荡，影响混输泵运行的稳定．通过对比扬程特性的计算和试验结果，说明了所用数值模型和方法的基本可靠性．关键词：叶片式混输泵；双流体模型；非定常；气液两相流；含气率中图分类号：ＴＨ３１１；￥２７７．９文献标志码：Ａ文章编号：１６７４—８５３０（２０１３）０４— ０２８４— ０５