噴水推進(jìn)泵內(nèi)空化的發(fā)生直接影響推進(jìn)效率,尤其是進(jìn)入性能陡降工況,針對(duì)目前對(duì)該工況下噴水推進(jìn)泵內(nèi)渦與空化相互作用認(rèn)知不足,極需從機(jī)理方面展開(kāi)研究。本文采用分離渦流模擬(detached eddy simulation, DES)湍流模型Zwart-Gerber-Belamri (ZGB)空化模型對(duì)性能陡降工況下的噴水推進(jìn)泵內(nèi)部空化流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,并結(jié)合柱坐標(biāo)系下的渦量輸運(yùn)方程對(duì)噴水推進(jìn)泵內(nèi)渦與空化的相互作用機(jī)理進(jìn)行分析。研究表明:數(shù)值計(jì)算的空化性能曲線與實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果吻合較好;渦線拉伸扭曲項(xiàng)與渦量分布密切相關(guān);斜壓矩項(xiàng)和膨脹項(xiàng)主要集中在汽液交界面處,會(huì)引起渦量場(chǎng)的重新分布,并且膨脹項(xiàng)的量級(jí)要大于斜壓矩項(xiàng);在間隙處,粘性耗散性量級(jí)較大,粘性耗散項(xiàng)的作用不可忽略。

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【部分圖文】：

圖13斜壓矩項(xiàng)云圖

圖12流體壓縮、膨脹項(xiàng)云圖3結(jié)論

圖1噴水推進(jìn)泵三維模型和計(jì)算域劃分

本文選取某型噴水推進(jìn)泵為研究對(duì)象,其三維模型如圖1(a)所示,主要分為轉(zhuǎn)子和定子2個(gè)部分。其基本設(shè)計(jì)參數(shù):設(shè)計(jì)工況點(diǎn)流量Qv=0.46m3/s,轉(zhuǎn)速n=1450r/min,汽蝕比轉(zhuǎn)速ns=520,轉(zhuǎn)子直徑為300mm,葉輪葉片數(shù)為6,定子葉片數(shù)為7,葉片間隙為0.3mm....

圖2葉輪域結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格

網(wǎng)格的質(zhì)量對(duì)噴水推進(jìn)泵數(shù)值模擬至關(guān)重要。本文采用ANSYSICEM軟件對(duì)整個(gè)計(jì)算域進(jìn)行結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分,葉輪域選用J型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并采用O-block來(lái)控制葉片附近網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)分布和提高葉片的網(wǎng)格質(zhì)量,為了更好地研究噴水推進(jìn)泵葉頂間隙空化,在葉片間隙處布置了25層網(wǎng)格,如圖2所示。結(jié)構(gòu)....

圖3網(wǎng)格無(wú)關(guān)性誤差分析

為了保證葉片表面的相對(duì)y+和節(jié)省計(jì)算資源,選取第4套網(wǎng)格進(jìn)行相關(guān)計(jì)算,第4套網(wǎng)格葉片表面平均y+為16.32,葉片表面y+云圖如圖4所示。圖4葉片表面y+分布云圖

本文編號(hào)：3961210