机械工程学报

作者：刘亚斌, 谭磊, 韩亚东

单位：1. 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室 北京 100084;2. 清华大学能源与动力工程系 北京 100084

关键词：混流泵,叶顶间隙,泄漏涡流,分区RANS-LES,非定常特性,压力脉动；

基于分区边界处雷诺平均(Reynolds-averaged Navier-Stokes，RANS)和大涡模拟(Large eddy simulation，LES)的湍流应力项混合，实现RANS到LES的快速过渡；同时，在LES计算区域内近壁区引入无量纲壁面距离限制器实现边界层内部流动的模化处理，发展了适应叶顶间隙泄漏涡流特征的RANS-LES分区混合计算模型。基于该混合计算模型，在混流泵设计工况下进行精细的非定常数值计算，研究叶顶间隙泄漏涡流动结构及非定常特性。根据生成机理和分布区域的特点，混流泵叶顶间隙泄漏涡可分为主泄漏涡、次泄漏涡和分离涡三种结构。在叶顶间隙内存在显著的流动分离，在叶顶吸力侧附近存在强烈的流动相干剪切。随着叶片压力面和吸力面压差的增加，平均泄漏流速逐渐增大。叶顶间隙涡流区湍动能生成与间隙射流-主流的剪切效应、主泄漏涡-主流的相干作用密切相关。间隙射流-主流剪切区和主泄漏涡区的压力脉动最为剧烈，主泄漏涡涡心轨迹点的压力脉动强度逐渐下降。

来源：2024年第24期

《机械工程学报》期刊编辑部

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