不同空化数下轴流泵叶顶间隙区空化特性

基于修正的SSTk-ω湍流模型和空化模型，对叶顶间隙为0.5mm轴流泵模型进行了数值计算，分析了不同空化数下叶顶区不同圆柱截面的空化面积、叶轮出口轴向速度以及叶顶区空泡体积分数等特性。数值计算与高速摄影试验结果表明，数值模拟方法准确预测了轴流泵NPSH曲线和叶顶区空化流场；轴流泵初生空化出现在叶顶区，其空化类型主要包括刮起涡空化、泄漏流空化、卷吸区空化及叶顶泄漏涡空化；在空化数为0.451时，叶顶泄漏涡具有明显的涡带空化特性，随着空化数的逐渐降低，叶顶泄漏涡卷吸区的空化范围逐渐扩展，并与泄漏流空化区连成一片，且空泡云扩展到整个叶片吸力面；在间隙泄漏流作用下，叶轮出口轴向速度在靠近间隙区域逐渐降低，并随着空化数减小，轴面速度进一步下降；在不同空化数下，叶片吸力面圆周截面空化面积系数从轮毂到轮缘先增大，在叶片中部达到最大值，然后迅速减小，在叶顶区由于受到间隙效应的影响，叶顶区空化面积迅速增大。