螺旋離心泵內不穩定漩渦空化對出口壓力的影響

鄧育軒 ，紀燕飛 ，何立東 ，王靈德

（1.天華化工機械及自動化研究設計院有限公司，甘肅蘭州 730050；2.北京化工大學，北京 100029）

1 前言

空化不僅對定常態的流體流動產生影響，而且空化還會影響流動的非定常特性或者動態響應特性［1～8］。對動態響應特性的改變會使流動內部出現不穩定性，這些不穩定性有漩渦空化和空化喘振等［9，10］，漩渦空化與壓縮機中的旋轉失速現象有些相似，空化喘振與壓縮機喘振有些類似。這些不穩定特性會導致流量和壓力的振蕩，從而引起泵以及進出口管路的結構破壞［11～13］。

由于螺旋離心泵流道寬闊，螺旋離心泵葉輪區域發生的漩渦空化可以得到充分發展。本文以150×100LN-32型螺旋離心泵為研究對象，應用CFD軟件對模型泵內的空化流動進行數值計算，分析模型泵內部漩渦空化流場氣-液兩相的分布規律，對充分發展的漩渦空化發展規律進行研究，捕捉完整的漩渦空化發展過程，并對數值計算結果進行試驗驗證，以期為深入研究漩渦空化及漩渦空化對水力機械性能的影響提供一定的理論依據。

2 幾何參數

螺旋離心泵模型如圖1所示，模型螺旋離心泵設計流量為160 m3/h，轉速為1480 r/min，揚程為32 m。葉輪采用半開式葉輪，單葉片，葉片總包角為781°。

圖1 螺旋離心泵模型示意

圖2 螺旋離心泵空化特性曲線

3 數值模擬

采用Pro/E軟件生成三維計算區域模型，如圖1所示，模型由動葉輪、靜止蝸殼、進口延伸段組成。采用ICEM軟件對模型進行網格劃分，總網格數為1203529。空化模型采用singhal等提出的完全空化模型［14］。……