不同湍流模型在轴流泵叶顶泄漏涡模拟中的应用与验证 被引量：68

1

作者 张德胜 吴苏青 +3 位作者 施卫东 潘大志 姚捷 张光建 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第13期46-53,共8页

为寻求一种经济、适合的湍流模型模拟轴流泵叶顶泄漏涡的结构和运动特性,该文基于ANSYS CFX软件平台,优化了六面体网格拓扑结构,比较了标准k-ε湍流模型(standard k-ε)、重正化群k-ε湍流模型(renormalization group k-ε,RNG),标准k-... 为寻求一种经济、适合的湍流模型模拟轴流泵叶顶泄漏涡的结构和运动特性,该文基于ANSYS CFX软件平台,优化了六面体网格拓扑结构,比较了标准k-ε湍流模型(standard k-ε)、重正化群k-ε湍流模型(renormalization group k-ε,RNG),标准k-ω湍流模型(standard k-ω)和SST k-ω湍流模型(shear stress transport)等4种湍流模型在轴流泵叶顶泄漏涡模拟中的计算精度和叶顶泄漏涡流场特征。数值模拟和试验结果表明,在最优工况下,SST k-ω湍流模型预测外特性曲线与试验曲线吻合较好,扬程误差为4.688%,较其他3种湍流模型准确;4种湍流模型计算的叶顶泄漏涡流线、叶顶区压力场和轴面速度场分布规律相似,但RNG k-ε和SST k-ω湍流模型计算的涡卷吸较强,涡带的旋涡强度相对较大。基于旋涡强度提出了一种对叶顶泄漏涡的涡心进行识别的方法,并与高速摄影拍摄的涡带结果进行了对比,在设计流量工况和大流量工况下,发现SST k-ω湍流模型计算的叶顶泄漏涡运动轨迹与试验结果吻合度较好,验证了SST k-ω湍流模型在轴流泵叶顶泄漏涡模拟具有较好的适用性。 展开更多

关键词 轴流泵 数值模拟 模型 湍流 叶顶泄漏涡 网格优化 涡核轨迹

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轴流泵叶顶泄漏涡流体动力学特性数值模拟 被引量：13

2

作者 张德胜 邵佩佩 +2 位作者 施卫东 潘大志 王海宇 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期72-76,82,共6页

基于SST κ-ω湍流模型和局部优化的高质量结构化网格，对南水北凋工程天津同台测试的TJ04-ZL-02型轴流泵水力模型进行了数值计算，并探究了叶顶泄漏涡的流场结构和流体动力学特性。数值计算和试验结果表明，基于SST κ-ω湍流模型可准... 基于SST κ-ω湍流模型和局部优化的高质量结构化网格，对南水北凋工程天津同台测试的TJ04-ZL-02型轴流泵水力模型进行了数值计算，并探究了叶顶泄漏涡的流场结构和流体动力学特性。数值计算和试验结果表明，基于SST κ-ω湍流模型可准确地对间隙泄漏流和边界层流动进行数值模拟；叶顶泄漏涡形成的动力为叶片工作面和背面的压差，由于叶片进口边压差最大，叶顶间隙泄漏流的流速较高，随着叶片弦长系数A的逐渐增大，叶片工作面和背面之间的压差逐渐减小，间隙泄漏流的速度和泄漏涡强度均逐渐降低；IIP顶区的局部低压区主要集中在靠近压力面间隙内分离涡的旋涡区以及叶片背面下部叶顶泄漏涡区域，叶片背面局部低压区域随着叶片弦长系数A的逐渐增大，距离叶片背面的间距增大；叶片轮缘靠近叶片工作面附近的局部低压区主要是由叶顶拐角诱导的分离涡引起，而叶片下部的局部低压区主要是由叶顶泄漏涡引起，上述过程揭示了轴流泵叶顶闸隙泄漏涡的流动特性．． 展开更多

关键词 轴流泵 叶顶间隙 叶顶泄漏涡 数值模拟

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轴流泵运行工况和叶顶间隙对叶顶泄漏涡轨迹的影响 被引量：5

3

作者 施卫东 邵佩佩 +2 位作者 张德胜 吴苏青 李通通 《排灌机械工程学报》 EI 北大核心 2014年第5期373-377,共5页

采用SST k-ω湍流模型模拟和旋涡强度方法,对某一轴流泵模型泵叶轮叶顶区流场和叶顶泄漏涡轨迹进行了数值计算,分析了运行工况和叶顶间隙两个因素对轴流泵叶顶泄漏涡运动轨迹的影响.数值模拟结果表明,随着流量增大,轴流泵叶顶泄漏涡的... 采用SST k-ω湍流模型模拟和旋涡强度方法,对某一轴流泵模型泵叶轮叶顶区流场和叶顶泄漏涡轨迹进行了数值计算,分析了运行工况和叶顶间隙两个因素对轴流泵叶顶泄漏涡运动轨迹的影响.数值模拟结果表明,随着流量增大,轴流泵叶顶泄漏涡的涡核轨迹起点由叶尖向叶片翼型中部逐渐移动.随着流量的增大,叶片流道内的流动方向发生偏移,叶顶泄漏涡在主流的卷吸下,运动轨迹随之变化,涡轨迹线的斜率受叶轮内主流的影响而变大.随着叶顶间隙增大,泄漏涡的卷吸程度逐渐增强,影响范围增大,涡核的起点由叶片前缘逐渐向后缘移动,且涡核的压力逐渐降低,因此在大间隙时涡带更易出现空化现象.当叶顶间隙达到1.5 mm时,轴流泵在0.9Qd工况附近出现驼峰现象,说明叶顶泄漏涡对驼峰区不稳定流场具有重要的影响. 展开更多

关键词 轴流泵 叶顶间隙 叶顶泄漏涡 流量 轨迹

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轴流泵叶顶泄漏涡与垂直涡空化特性 被引量：11

4

作者 沈熙 张德胜 +3 位作者 刘安 金永鑫 陈健 施卫东 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期87-94,共8页

该文利用高速摄影和压力脉动测量结果,以某一模型轴流泵为研究对象,研究了轴流泵叶顶涡空化机理,探讨了不同流量、不同空化数下的叶顶空化形态及垂直空化涡发展的瞬态特性,分析了叶顶空化形态与压力脉动结果之间的关系。试验结果表明,... 该文利用高速摄影和压力脉动测量结果,以某一模型轴流泵为研究对象,研究了轴流泵叶顶涡空化机理,探讨了不同流量、不同空化数下的叶顶空化形态及垂直空化涡发展的瞬态特性,分析了叶顶空化形态与压力脉动结果之间的关系。试验结果表明,小流量(0.6~0.8)Qopt(Qopt=365 m3/h)工况下,更易空化初生且叶顶空化形态更不稳定,随着空化数的降低,叶顶空化更加剧烈;垂直空化涡自叶顶三角形云状空化尾缘脱落,垂直于叶片压力面向相邻叶片移动,造成流道堵塞,影响泵的水力性能。随着流量的降低,垂直空化涡初生点向叶顶尾缘移动;减小空化数,其尺度与强度增大。压力脉动与空化结构图像对比表明,叶片吸力面为传感器所在圆周压力最低处。叶顶空化区为低压区范围,在大流量1.2Qopt工况下,叶顶泄漏涡涡带为狭长的低压区。随着流量与空化数的降低,叶顶泄漏涡与叶顶相连形成三角形空化云,形成较大范围的低压区。垂直空化涡的脱落使得云状空化面积减小,低压区范围减小。垂直空化涡向相邻叶片压力面移动中,与脱落的叶顶泄漏涡尾缘混合作用,使压力回升过程中产生波动。空化结构对轴流泵叶轮叶顶区压力具有重要影响。 展开更多

关键词 泵 压力 空化 高速摄影 压力脉动 叶顶泄漏涡 垂直空化涡

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轴流泵叶顶泄漏涡形成演化机理与涡空化分析 被引量：12

5

作者 张虎 左逢源 +1 位作者 张德胜 施卫东 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期157-167,共11页

为了掌握轴流泵叶顶泄漏涡(TLV)的形成演化机理,评估涡形成空化条件和间隙宽度的影响,进行了轴流泵间隙泄漏流动实验和数值计算分析。通过流线涡量云图三维可视化分析,得到间隙流动特征及其涡结构,并比较分析涡初生时吸力面的速度流线... 为了掌握轴流泵叶顶泄漏涡(TLV)的形成演化机理,评估涡形成空化条件和间隙宽度的影响,进行了轴流泵间隙泄漏流动实验和数值计算分析。通过流线涡量云图三维可视化分析,得到间隙流动特征及其涡结构,并比较分析涡初生时吸力面的速度流线、涡量和湍动能。对比了不同截面的物理量分布,并对不同空化条件下空化发展与TLV涡强度之间的关系进行了分析。研究表明:泄漏剪切带是形成TLV的主要区域,该区域的湍动能和涡量均较大,轴向主流与间隙射流形成对流,促进了涡的生成和发展,大间隙下的泄漏流速、涡强度与涡尺度更大;TLV核心区涡旋来自剪切带形成的剪切涡和周向的来流涡。在大空化数下,涡与空化分布基本一致,涡强度与空化正相关,叶顶涡空化在大间隙时延伸更远。在小空化数下,涡与空化位置不完全重合,空化形成所需要的涡强度较低,易扩展形成片状空化,间隙宽度对空化的影响较小。 展开更多

关键词 轴流泵 间隙宽度 叶顶泄漏涡 涡强度 泄漏剪切带 空化

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空化对叶顶间隙泄漏涡演变特性及特征参数影响的大涡模拟研究 被引量：12

6

作者 程怀玉 季斌 +1 位作者 龙新平 槐文信 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1268-1287,I0001,共21页

利用大涡模拟方法及一个考虑气核效应的欧拉-拉格朗日新空化模型,对绕NACA0009水翼叶顶间隙泄漏涡(top-leakage vortex,TLV)及其空化流动开展了高精度的模拟,结果显示数值模拟与实验吻合较好.在此基础上进一步讨论了不同间隙大小对TLV... 利用大涡模拟方法及一个考虑气核效应的欧拉-拉格朗日新空化模型,对绕NACA0009水翼叶顶间隙泄漏涡(top-leakage vortex,TLV)及其空化流动开展了高精度的模拟,结果显示数值模拟与实验吻合较好.在此基础上进一步讨论了不同间隙大小对TLV空化的演变行为及其发生前后TLV强度、气核分布以及切向速度分布等特征参数的变化规律,分析了TLV空化对TLV演变行为及其特征参数的影响机制.结果表明,空化发生后,TLV的强度主要受片空化演变行为的影响,TLV空化对其自身强度的影响较小.此外,间隙越小,片空化越不稳定,TLV的强度也会呈现相应的准周期性波动.随着间隙的逐渐增大,片空化强度逐渐减小,其不稳定性也逐步减弱,TLV强度逐渐恢复至无空化时的水平,其波动也会逐渐减小.空化对涡心处气核分布会产生较为明显的影响,其影响程度取决于空化发生后TLV在空间上的稳定性以及TLV空化的强度.此外,空化发生后,TLV半径会在一定程度上增大,且在空化区域外围形成"类刚体旋转"的切向速度分布特性,其形成原因主要是空化生长引起的膨胀过程以及流动的黏性作用. 展开更多

关键词 空化 叶顶间隙泄漏涡 空化模型 气核

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轴流泵小流量工况条件下叶顶泄漏空化特性 被引量：21

7

作者 张德胜 吴苏青 +3 位作者 施卫东 潘大志 王海宇 李通通 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第22期68-75,共8页

为了研究轴流泵小流量工况下叶顶泄漏涡的空化问题,该文以TJ04-ZL-02轴流泵水力模型为研究对象,基于修正的空化模型和SST k-ω湍流模型,分析了叶顶间隙泄漏涡的空化特性。数值计算结果表明,叶顶间隙内泄漏流在工作面拐角处产生分离涡空... 为了研究轴流泵小流量工况下叶顶泄漏涡的空化问题,该文以TJ04-ZL-02轴流泵水力模型为研究对象,基于修正的空化模型和SST k-ω湍流模型,分析了叶顶间隙泄漏涡的空化特性。数值计算结果表明,叶顶间隙内泄漏流在工作面拐角处产生分离涡空化,其与叶顶泄漏涡空化共同构成轴流泵的初生空化;在同一空化数下,不同叶片弦长系数的截面空化情况不同,随着弦长系数的增加,叶顶泄漏涡的空化区域和空泡体积分数逐渐增大。随着空化数减小,叶顶泄漏涡的卷吸区也出现空泡团,并与涡带连成一片形成空泡云。在小流量工况下,叶顶区工作面和背面压差较大,间隙轴向速度均出现矢量负值。高速摄影试验结果表明,在小流量工况下,随着空化数的降低,空化现象率先出现间隙内部,接着空化程度不断增加,泄漏涡导致的空泡急剧增加,形成的空泡云在叶片尾部区域发生爆破。当空化数为σ=0.187-0.232时,空泡布满了叶片背面,且叶顶区的空泡在轴向厚度增大,且在叶片后缘出现了明显的空泡脱落现象。 展开更多

关键词 轴流 泵 空化 试验 叶顶泄漏涡 小流量工况 高速摄影

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绕水翼间隙流动及其泄漏涡特征的数值分析 被引量：1

8

作者 张虎 左逢源 +1 位作者 张德胜 施卫东 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2020年第10期1243-1252,共10页

本文采用SST-CC湍流模型对10 mm间隙的NACA0009翼形进行了数值计算,验证了压力边圆角水翼的叶顶泄漏涡(TLV)空化等值面和轴向、圆周速度云图,证明了数值计算的准确性。数值计算获得了翼形间隙流动在各截面的流线、速度、压力、涡量、空... 本文采用SST-CC湍流模型对10 mm间隙的NACA0009翼形进行了数值计算,验证了压力边圆角水翼的叶顶泄漏涡(TLV)空化等值面和轴向、圆周速度云图,证明了数值计算的准确性。数值计算获得了翼形间隙流动在各截面的流线、速度、压力、涡量、空化云图等流场信息数据;分析对比了间隙区与翼展区压力系数的分布规律;应用λ2准则分析得到TLV沿流向方向的涡强度分布,以及其在翼形中部达到最大的结果,得出TLV来源于翼形截面泄漏流和来流涡;应用涡量输运方程分析得出TLV在泄漏射流作用下存在展向、垂向速度梯度导致涡核轨迹偏移的机理和TLV在泄漏射流、来流与空化之间交互作用下的演变规律。 展开更多

关键词 水翼 间隙流动 叶顶泄漏涡 涡强度 涡量输运方程

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离心叶轮失速涡结构演化与耦合特征研究

9

作者 钟云红 刘正先 +1 位作者 李孝检 赵明 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期91-99,共9页

为深入解析离心压气机旋转失速的涡流耦合演化机理,基于Eckardt离心叶轮全通道非定常数值模拟数据,利用涡系识别法和傅里叶频谱分析等方法研究了失速工况下叶轮中关键涡流结构的空间分布特征及非定常演化规律,发现失速流场同时存在两类... 为深入解析离心压气机旋转失速的涡流耦合演化机理,基于Eckardt离心叶轮全通道非定常数值模拟数据,利用涡系识别法和傅里叶频谱分析等方法研究了失速工况下叶轮中关键涡流结构的空间分布特征及非定常演化规律,发现失速流场同时存在两类涡流结构:叶片前缘龙卷风涡和叶顶泄漏涡,两类流动结构交替演化、相互作用,形成了以63%叶轮转速周向传播的失速团,促使离心叶轮失速。具体体现为:叶顶泄漏涡形成并发展,裹挟、牵引叶片前缘分离涡从叶顶开始剥离,直至完全从叶片吸力面脱落。脱落后的分离涡沿周向运动,受到叶片阻挡产生溢流,该溢流流体在叶片压力面与吸力面横向压差的作用下演变为龙卷风涡,该龙卷风涡在周向运动过程中被叶片“截断”为两段而后向下游扩散并逐渐耗散消失。之后新的叶顶泄漏涡又逐渐兴起,形成下一个涡流演化周期。两种涡结构此消彼长、周而复始,共同构成了失速演化特征。 展开更多

关键词 离心叶轮 旋转失速 龙卷风涡结构 叶顶泄漏涡 耦合演化

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轴流通风机叶顶区域流动的实验研究 被引量：13

10

作者 竺晓程 林万来 杜朝辉 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期177-181,共5页

将粒子图像测速(PIV)技术应用到低速轴流通风机实验台上,在设计工况下对轴流通风机转子叶顶区域的瞬态速度场进行了实验测量.对3个不同叶顶间隙高度,分别测量得到了在3个不同周向平面上的速度.同粒子多普勒测速仪(PDA)时均测量结果进行... 将粒子图像测速(PIV)技术应用到低速轴流通风机实验台上,在设计工况下对轴流通风机转子叶顶区域的瞬态速度场进行了实验测量.对3个不同叶顶间隙高度,分别测量得到了在3个不同周向平面上的速度.同粒子多普勒测速仪(PDA)时均测量结果进行比较,认为PIV可以得到与PDA相近的测量精度.根据PIV实验测量结果,重点研究了叶顶泄漏流动的涡旋结构,叶顶泄漏涡位置的不稳定性和锁相平均后的叶顶泄漏涡涡心的轨迹,并将实验结果与原有模型进行了比较.结果表明,叶顶泄漏涡涡心的运行轨迹与原有模型得出的估算公式的计算结果接近. 展开更多

关键词 轴流通风机 叶顶泄漏涡 叶顶泄漏涡涡心 粒子图像测速仪

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基于Omega涡识别理论的自适应空化流动模型 被引量：2

11

作者 屈念冲 许开富 +2 位作者 项乐 林荣浩 党枭睿 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期73-85,共13页

液体火箭发动机涡轮泵内存在多种空化类型,其发生机理有所不同,现有数值计算方法通常采用同一套模型预测所有类型空化,导致预测精度不足。为提高复杂空化流动的计算精度,提出了自适应空化流动模型。基于先进的Omega涡识别理论和ZGB空化... 液体火箭发动机涡轮泵内存在多种空化类型,其发生机理有所不同,现有数值计算方法通常采用同一套模型预测所有类型空化,导致预测精度不足。为提高复杂空化流动的计算精度,提出了自适应空化流动模型。基于先进的Omega涡识别理论和ZGB空化模型建立了相变系数自适应调整方法,以涡轮泵内两种典型空化(附着空化和泄漏涡空化)为对象,利用翼型实验对模型进行了验证。首先对比了几种涡识别方法的差异,发现Omega方法对阈值不敏感且物理意义明确,适合作为相变系数的取值依据;分析了相变系数对附着空化和泄漏涡空化的影响规律及两种典型空化的形成机理。结果表明:自适应模型相比ZGB模型,对泄漏涡空化的预测精度在大间隙下提升了约181%,小间隙提升了约27%,对附着空化的预测更接近实验结果;附着空化是吸力面脱落涡形成的原因,间隙泄漏流场的涡带和剪切层空化是由间隙泄漏涡和分离涡共同作用形成的。 展开更多

关键词 空化模型 Omega涡识别 相变系数 附着空化 叶顶间隙泄漏涡空化

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叶顶形状对轴流泵空化性能的影响 被引量：18

12

作者 施卫东 吴苏青 +2 位作者 张德胜 姚捷 程成 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期101-106,共6页

轴流泵叶轮与转轮室之间间隙内的泄漏流动与主流相互掺混形成的泄漏涡是导致轴流泵叶顶空化的重要原因。为研究合适的叶顶形状来控制和改善叶顶泄漏空化,通过高速摄影空化试验,比较了试验结果和数值计算结果,验证了本次数值计算的正确... 轴流泵叶轮与转轮室之间间隙内的泄漏流动与主流相互掺混形成的泄漏涡是导致轴流泵叶顶空化的重要原因。为研究合适的叶顶形状来控制和改善叶顶泄漏空化,通过高速摄影空化试验,比较了试验结果和数值计算结果,验证了本次数值计算的正确性。再在原始平面叶顶方案的基础上,通过数值计算,分别研究了3种叶顶形状(倒圆叶顶、斜切叶顶以及倒圆斜切叶顶)对轴流泵叶顶空化的影响。叶轮水体采用结构网格划分,以便精确捕捉间隙区域的流场特性。结果表明:倒圆叶顶和倒圆斜切叶顶方案的扬程和效率都有所下降,但斜切叶顶有所升高。虽然倒圆叶顶消除了角涡空化,但泄漏涡空化加剧;而斜切叶顶得到的结果却与之相反,且斜切叶顶的间隙内会有漩涡空化产生;相比之下,倒圆斜切叶顶的角涡空化和泄漏涡空化都得到了较好的控制。根据研究结果,建议在满足外特性性能要求的情况下,采用倒圆斜切叶顶方案可以较好地控制轴流泵的叶顶空化。 展开更多

关键词 轴流泵 空化 叶顶形状 空泡分布 叶顶泄漏涡

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轴流泵叶轮叶顶区空化特性试验分析 被引量：16

13

作者 张德胜 石磊 +2 位作者 陈健 潘强 施卫东 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1585-1592,共8页

为了研究叶顶区空化特性,以某一模型轴流泵为研究对象,利用高速摄影试验,探讨不同叶片数下泵的水力性能和空化性能、不同流量下的叶顶泄漏涡轨迹、不同空化数下的叶顶空化形态以及叶顶区空化发展瞬态特性.试验结果表明,适当增加叶片数,... 为了研究叶顶区空化特性,以某一模型轴流泵为研究对象,利用高速摄影试验,探讨不同叶片数下泵的水力性能和空化性能、不同流量下的叶顶泄漏涡轨迹、不同空化数下的叶顶空化形态以及叶顶区空化发展瞬态特性.试验结果表明,适当增加叶片数,泵的水力性能和空化性会更好;在小流量工况下,叶顶更易发生空化初生;随着流量的增大,叶顶泄漏涡轨迹与叶片吸力面的夹角逐渐减小,同时泄漏涡初生点逐渐向叶顶尾缘移动;在叶顶三角形云状空化尾缘产生云状空化涡,受到叶顶泄漏涡的卷吸,与叶顶泄漏涡涡带尾缘脱落的空化涡相互作用混合,沿着几乎垂直叶片的方向向相邻叶片的压力面移动,造成了流道的堵塞,降低了泵的水力性能.垂直云状空化涡堵塞流道,引起叶顶区流量减小,造成叶顶间隙空化减少以及与叶顶区相连的三角形云状空化的宽度减小. 展开更多

关键词 轴流泵 高速摄影 叶顶泄漏涡空化 垂直云状空化涡 三角形云状空化

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不同空化数下轴流泵叶顶间隙区空化特性 被引量：12

14

作者 张德胜 王海宇 +2 位作者 施卫东 邵佩佩 潘大志 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期115-121,共7页

基于修正的SST k-ω湍流模型和空化模型,对叶顶间隙为0.5 mm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... 基于修正的SST k-ω湍流模型和空化模型,对叶顶间隙为0.5 mm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。 展开更多

关键词 轴流泵 空化 叶顶泄漏涡 轴面速度 高速摄影

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汽轮机高压级叶顶间隙流的特性分析 被引量：10

15

作者 曹丽华 胡鹏飞 +2 位作者 李涛涛 李勇 周云龙 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第23期86-93,共8页

以某300 MW汽轮机高压级为研究对象,采用带剪切应力传输(shear stress transmission,sst)的κ-ωsst湍流模型,应用SIMPLEC算法对不同叶顶间隙下的泄漏流动进行数值模拟,分析了泄漏涡的产生、发展及与通道涡的干涉情况,并研究了3种叶顶... 以某300 MW汽轮机高压级为研究对象,采用带剪切应力传输(shear stress transmission,sst)的κ-ωsst湍流模型,应用SIMPLEC算法对不同叶顶间隙下的泄漏流动进行数值模拟,分析了泄漏涡的产生、发展及与通道涡的干涉情况,并研究了3种叶顶间隙下,动叶叶顶处复杂的流动和涡系情况。结果表明,压力面附近的流体由于压力面和吸力面的压力差作用进入叶顶间隙,泄漏到吸力面处,与主流掺混形成泄漏涡。随着叶顶间隙的增加,泄漏涡强度变大,导致通道涡靠近叶片中部。同时,泄漏涡涡核离吸力面更远,使通道内的流动环境更恶劣,引起更大的级内损失。 展开更多

关键词 汽轮机 叶顶间隙 叶顶泄漏涡 数值模拟

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基于PANS模型的轴流泵叶顶空化特性 被引量：8

16

作者 石磊 张德胜 +3 位作者 陈健 耿琳琳 刘俊龙 施卫东 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第7期584-590,625,共8页

以某一等比例缩放模型为研究对象,采用一种局部时均化模型（PANS）和Zwart空化模型,对额定工况某一特定汽蚀余量下的轴流泵叶顶空化流进行了数值模拟,并与高速摄影试验进行了对比.探讨了叶顶区不同的空化类型和泄漏涡系,找到了叶顶泄漏... 以某一等比例缩放模型为研究对象,采用一种局部时均化模型（PANS）和Zwart空化模型,对额定工况某一特定汽蚀余量下的轴流泵叶顶空化流进行了数值模拟,并与高速摄影试验进行了对比.探讨了叶顶区不同的空化类型和泄漏涡系,找到了叶顶泄漏涡最易发生空化的位置,分析了不同叶片弦长系数截面空化流场.研究结果表明,模拟得到的空化性能曲线与试验值吻合较好,最大误差为5.8%;利用旋涡强度方法,得出了叶顶泄漏涡涡心在弦长系数为0.30-0.35时,有最大旋涡强度系数和最小压力系数,表明此处是最易于发生空化的位置;叶顶空化的形成及发展通常伴随着涡结构的演变,泄漏涡在向相邻叶片的压力面运动时,由于与壁面的相互作用,会诱导反向旋转的旋涡,而在叶片出口处,也会形成脱离涡和诱导涡,脱离涡会向相邻叶片的压力面运动,造成相邻叶片压力面的载荷变化. 展开更多

关键词 轴流泵 叶顶空化 PANS模型 叶顶泄漏涡 高速摄影

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半开叶轮离心泵叶顶间隙非定常流动特性研究 被引量：15

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作者 卢金玲 郭蕾 +3 位作者 王李科 王维 郭鹏程 罗兴锜 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期163-172,共10页

为研究半开式离心泵叶顶间隙区域的非定常流动特性,应用SST k-ω两方程模型,对半开式离心泵进行了全流道数值模拟,利用快速傅里叶变换(FFT)将各监测点的时域值转换为频域值,并分析了泄漏涡轨迹与叶片载荷的相关机理以及泄漏涡的频谱特... 为研究半开式离心泵叶顶间隙区域的非定常流动特性,应用SST k-ω两方程模型,对半开式离心泵进行了全流道数值模拟,利用快速傅里叶变换(FFT)将各监测点的时域值转换为频域值,并分析了泄漏涡轨迹与叶片载荷的相关机理以及泄漏涡的频谱特性。结果表明:泄漏涡涡核与叶片骨线的夹角θ随着叶尖载荷的变化发生了周期性脉动;泄漏涡加剧了叶尖处的流动分离,在叶片前缘形成了连接叶片表面与泵壳的涡管;在流量为0.75 Q d 时,叶顶前缘间隙处扰动主信号为0.51 f B ,该频率与二次泄漏以及叶尖处涡管的非定常脉动特性相关;随着流量减小,扰动信号频率有所波动,叶尖泄漏涡破碎位置向叶片前缘移动。 展开更多

关键词 半开式离心泵 叶顶泄漏涡 二次泄漏 频谱分析

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喷水推进泵空化诱导压力脉动特性的试验研究

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作者 龚波 张正川 +4 位作者 尹俊连 冯超 李宁 许锐 王德忠 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第1期148-156,共9页

为探讨喷水推进泵内空化流动结构演变对压力脉动特性的影响,本文结合高速摄像和压力脉动同步测量展开了试验研究。结果表明:随着空化条件加剧,叶顶出现了泄漏涡核空化、剪切层旋涡空化、叶顶吸力侧片状空化和云状空化等复杂空化流动结构... 为探讨喷水推进泵内空化流动结构演变对压力脉动特性的影响,本文结合高速摄像和压力脉动同步测量展开了试验研究。结果表明:随着空化条件加剧,叶顶出现了泄漏涡核空化、剪切层旋涡空化、叶顶吸力侧片状空化和云状空化等复杂空化流动结构;叶顶低压区随着空化区域增大而增大;在泄漏流夹带下空化云不断翻滚,增加了空化云的不稳定性;空化云尺度随空化条件加剧而增大。大尺度空化云会导致强烈的压力脉动。空化区边缘的空泡破碎会带来压力冲击成份。压力脉动主频是叶频,次主频是二倍叶频。主频和次主频幅值在片状空化时小幅增长,在云状空化时大幅增大。垂直空化涡发展会导致叶片前缘附近压力面压力和局部压差下降,这是泵性能断裂的重要原因。 展开更多

关键词 喷水推进混流泵 空化流动结构 高速摄像 叶顶泄漏涡 云状空化 压力脉动 时域分析 频谱特征

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基于试验设计的高负荷轴流压气机叶顶喷气参数化研究 被引量：10

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作者 王维 楚武利 张皓光 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期178-186,共9页

为了揭示叶顶喷气对压气机稳定裕度的影响规律,对一跨声速轴流压气机进行三维非定常数值模拟,结合试验设计与统计学分析的方法对叶顶喷气展开参数化研究,并分析了叶顶喷气的扩稳机理。研究表明,叶顶喷气整体上提升了压气机的性能,通过... 为了揭示叶顶喷气对压气机稳定裕度的影响规律,对一跨声速轴流压气机进行三维非定常数值模拟,结合试验设计与统计学分析的方法对叶顶喷气展开参数化研究,并分析了叶顶喷气的扩稳机理。研究表明,叶顶喷气整体上提升了压气机的性能,通过激励叶顶环壁附面层抑制叶顶泄漏涡堵塞,达到提升压气机稳定裕度的目的。同时,叶顶喷气会引起压气机失速类型的变化。不同喷气量下的喷气规律是不同的,喷气量与喉部高度、喷气角度间存在交互作用。喷气量较小时应减小喷嘴喉部高度,在相对坐标系下沿转子叶顶前缘中弧线方向喷气;喷气量较大时应增加喉部高度,避免引起叶顶过载失速,喷气应提供正预旋来减小叶顶攻角。喷嘴应与转子叶顶前缘保持一定距离。 展开更多

关键词 轴流压气机 叶顶喷气 稳定裕度 叶顶泄漏涡 试验设计 统计学分析

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压气机叶栅叶顶间隙流的动力学模态分解 被引量：5

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作者 王建明 王涵 桂琳 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期520-527,共8页

为了研究低速孤立压气机叶栅叶顶间隙流的非定常运动型态,采用大涡模拟(LES)技术对流场进行数值模拟,并运用动力学模态分解(DMD)技术对x/c=1.0677弦长处S3截面叶顶二次流速度场进行模态分析。结果表明:动力学模态分解(DMD)能够得到速度... 为了研究低速孤立压气机叶栅叶顶间隙流的非定常运动型态,采用大涡模拟(LES)技术对流场进行数值模拟,并运用动力学模态分解(DMD)技术对x/c=1.0677弦长处S3截面叶顶二次流速度场进行模态分析。结果表明:动力学模态分解(DMD)能够得到速度场的定常模态和不同频率下的主要振荡特征。同时揭示了频率为f1=824.9Hz的一阶振荡主要表现为泄漏涡的低频周期性生成与退化;而频率为f2=9807.2Hz的二阶振荡是由叶顶移动端壁形成剪切层内的不稳定造成的,主要表现为泄漏涡的振荡与分裂。 展开更多

关键词 动力学模态分解 叶顶间隙流 叶顶泄漏涡 移动端壁

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