基于CFX的串列泵性能预测与空化分析#郝逸凡，余志毅**（北京理工大学机械与车辆学院，北京100081）510152025303540摘要：为了预测串列式轴流泵的性能，针对基于奇点分布法设计的串列泵，利用CFX进行数值模拟分析。分别在小流量100L/S、119L/S，设计流量137L/S，大流量154L/S、170L/S五个工况下，对串列泵的内部流场、总压分布、各级扬程以及空化性能进行预测。结果发现串列泵在小流量工况下湍动剧烈，设计流量和大流量工况下下流场比较稳定；总扬程和首级扬程随流量的增加而减小，次级扬程基本保持恒定，导叶损失随着流量的增加而减小；串列泵的整体空化性能良好。验证了串列式轴流泵的特点和优越性。关键词：串列式轴流泵；扬程分布；空化性能中图分类号：TH311TheperformancepredictionandcavitationanalysisHaoYifan,YuZhiyi(SchoolofMechanicalEngineering,BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081)Abstract:Topredicttheperformanceoftandemaxialflowpump,byusingCFX,thetandempump,whichisbasedonthesingularitydistributionmethod,isanalyzedinnumericalsimulation.Thetandempump’sinternalflowcondition,totalpressuredistribution,headateverystageandthecavitationperformancearepredictedinfiveworkingconditionsrespectivelywhicharethesmallflowratecondition100l/S,119l/S,thedesigncondition137l/S,andthelargeflowratecondition154l/S,170l/S.Theresultsshowthatsevereturbulenceoccursinsmallflowrateconditions,whiletheflowindesignconditionandlargeflowrateconditionsarestable;thetotalheadandtheheadoffirstimpellerdecreasewiththeincreaseoftheflowrate,theheadofsecondimpellerkeepsconstant,lossofguidevanedecreaseswiththeincreaseofflowrate;andthecavitationperformanceoftandempumpisexcellent.Thecharacteristicandadvantagesoftandemaxialflowpumpisverified.Keywords:tandemaxialflowpump;headdistribution;cavitationperformance0前言喷水推进是水面和水下航行器的一种常见方式[1-2]。轴流式喷水器具有流量大、结构紧凑、抗空化性能好的特点[2]。随着人们的需求越来越高，对推进器的要求也越来越高，单机泵已经很难满足，常采用多级轴流泵级形式[3-4]。但是对于水下航行器来说，外形尺寸重量都有严格的限制，于是，越来越多的人开始了对串列式轴流泵的研究[4]。串列式轴流泵是由两个动叶轮串联起来，与后面的导叶形成泵级它具有轴向尺寸短、流量系数大、空化性能好、效率高等优点，因此，串列泵的研究非常具有工程意义。上海船舶运输科学研究所研制的串列螺旋桨，经试验表明在重负荷、限制直径的条件下，推进效率比普通螺旋桨有较大提高[5]。在串列泵研究领域，国内有关单位也进行了泵级的相关试验研究，证明了串列泵的可行性并对其特性进行了初步的探索[6]。德国汉诺威大学叶轮机研究所研制的4级轴流式压气机，其中2、3、4级的转子采用串列叶栅形式，其最高效率达到了88%[7]。如果用实验的方法来研究串列泵的性能，不仅费时费力，成本较高，而且试验用泵不一定性能最优或者设计合理，更主要是实验手段很难测得泵内部的流场的详细情况。近年来，基金项目：国家自然科学基金资助项目（51009003）;水沙科学与水利水电工程国家重点实验室开放研究基---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---金资助项目（sklhse-2013-E-01）作者简介：郝逸凡，（1990-），男，硕士生，主要研究方向：流体机械流动理论。通信联系人：余志毅，（1976-），男，副教授，主要研究方向：流体机械流动理论。E-mail:yuzhiyi@bit.edu.cn-1----本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---随着计算机技术的蓬勃发展，基于计算流体力学（Computationalfluiddynamics,CFD）技术的泵性能分析得到了较快的发展。从现有文献来看，利用CFD技术探究泵性能，其结果与4550556065实验结果吻合度高，是一种非常有效的方法。基于CFD软件—CFX，对串列式轴流泵的内部流场进行了分析研究，并重点对其扬程与空化...