三種空化模型在氧泵誘導輪中的計算分析

姜映福，劉中祥，褚寶鑫

（北京航天動力研究所，北京100076）

三種空化模型在氧泵誘導輪中的計算分析

姜映福，劉中祥，褚寶鑫

（北京航天動力研究所，北京100076）

為探索不同空化模型對氧泵誘導輪的適應性，選取Schnerr&Sauer，Zwart及Singhal三種空化模型對氧泵誘導輪進行數值模擬，將三種不同流量系數（φ=0.9，φ=1.0及φ= 1.1）下每個計算結果與實驗數據進行對比，發現Schnerr&Sauer和Zwart兩種模型預測空化外特性變化趨勢更加接近實驗值，其中Schnerr&Sauer模型在空化發生段的計算結果與實驗結果吻合較好。Schnerr&Sauer和Zwart兩種模型在φ=1.0的臨界空化數與實驗值誤差為2.9%，在φ=1.1的臨界空化數與實驗值誤差為8.7%，Singhal模型計算結果偏差較大。三種空化模型在計算葉片壓力分布上比較相近，在計算葉柵及流道氣泡數分布上，由于Schnerr& Sauer和Zwart模型都考慮了氣泡數密度的影響，而Singhal模型僅考慮了氣泡運動，計算的氣泡分布較低；綜合考慮外特性及內流場計算結果，Schnerr&Sauer更適應于誘導輪空化計算。

空化模型；數值分析；誘導輪

0 引言

誘導輪作為提高離心泵空化性能的有效途徑被廣泛應用于航空航天及石油化工領域［1］。隨著液體火箭發動機技術指標的不斷提高，入口條件日益惡化，誘導輪空化、振動及壓力脈動等引發的故障比例越來越高。

空化是一種氣液相間質量傳輸的非定常可壓多相流動現象，它是流道內局部壓力低于飽和蒸汽壓而產生氣泡、在高壓區破滅消失的過程［2-4］；對很多裝置的性能有著很重要的影響，比如泵、文氏管、鈍頭體和導流片。空化不僅會導致離心泵性能和效率下降，還會產生振動、噪聲和損壞過流部件等一系列不利現象［5］。……