為了提高傳統(tǒng)空化模型預(yù)測(cè)軸流泵空化特性的能力,提出了一種基于非線性Rayleigh-Plesset方程的空泡動(dòng)力學(xué)模型,聯(lián)立兩相-3種組分的均相流假設(shè),建立了一種非線性空化模型。分別采用非線性模型及傳統(tǒng)的Schnerr-Sauer模型對(duì)比轉(zhuǎn)速n_s=692的軸流泵葉輪內(nèi)空化流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。研究發(fā)現(xiàn):非線性模型預(yù)測(cè)的軸流泵空化性能曲線與實(shí)驗(yàn)測(cè)量值吻合更好,葉頂間隙內(nèi)附著型空化長(zhǎng)度隨著空化數(shù)的降低呈現(xiàn)先緩慢增長(zhǎng)后迅速增長(zhǎng)的規(guī)律;當(dāng)軸流泵葉片吸力面發(fā)生嚴(yán)重空化時(shí),空化區(qū)域的后部靠近輪轂的位置空泡體積分?jǐn)?shù)發(fā)生了急劇變化,該處最容易發(fā)生空蝕破壞。
【部分圖文】：

不同數(shù)量網(wǎng)格下計(jì)算揚(yáng)程變化

為了對(duì)比2種不同空泡動(dòng)力學(xué)模型對(duì)空泡半徑變化的差異,利用MATLAB軟件,采用4-5階RUNGE-KUTTA算法分別對(duì)式(1)和(2)進(jìn)行求解,采用的初始條件如下:空泡初始半徑R0=4.0 μm、液相表面張力系數(shù)S=0.073 N/m、驅(qū)動(dòng)項(xiàng)pv(t)-p∞(t)=105 Pa。計(jì)算可以得到該空化核流過(guò)低壓區(qū)時(shí)R(t)一階導(dǎo)數(shù)的一個(gè)典型解如圖1所示,從圖中可以看到,線性R-P方程預(yù)測(cè)的空泡半徑增長(zhǎng)率為一恒定值,且當(dāng)空泡半徑小于30 μm時(shí),非線性R-P方程預(yù)測(cè)的空泡半徑增長(zhǎng)率大于線性R-P方程計(jì)算的結(jié)果。由此可見(jiàn),線性R-P方程在空泡初生階段(R<30 μm)會(huì)過(guò)小預(yù)測(cè)空泡半徑的增長(zhǎng)速度�；趦上�-3種組分的均相流模型及非線性空泡模型,建立了一種非線性R-P空化模型,該空化模型考慮了不可凝結(jié)氣體、湍流脈動(dòng)壓力對(duì)空化初生的影響。相變率推導(dǎo)詳細(xì)過(guò)程,以及模型系數(shù)無(wú)關(guān)性分析參見(jiàn)文獻(xiàn)[9],相變率基本方程組為:

該模型軸流泵空化特性測(cè)試在江蘇大學(xué)國(guó)家水泵及系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心完成,按照回轉(zhuǎn)動(dòng)力泵水力性能驗(yàn)收試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)GB/T3216-2005進(jìn)行模型泵性能測(cè)試,工作介質(zhì)為常溫清水,試驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖如圖5所示。圖6示出0.8 QBEP,1.0 QBEP和1.2 QBEP 3種工況下不同空化模型計(jì)算得到的空化性能曲線和臨界空化余量(揚(yáng)程下降3%),與相應(yīng)試驗(yàn)測(cè)量值的對(duì)比,其中計(jì)算揚(yáng)程均為時(shí)均化后的結(jié)果,計(jì)算總時(shí)間為0.33 s。
【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2838670