机械工程学报

作者：宁超, 袁寿其, 李亚林, 徐慧, 郑峰

单位：1. 江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心 镇江 212013;2. 宁波方太厨具有限公司 宁波 315336

关键词：叶片数,复合式叶轮,Q准则,数值模拟；

基金：国家自然科学基金青年(51809120)、江苏省自然科学基金(BK20180871)、中国博士后科学基金(2018M640462)和江苏省高等学校自然科学研究(18KJB470005)资助项目。

由于复合式叶轮的复杂结构，叶轮中会产生间隙涡、轴向旋涡等涡结构，这些涡会严重影响流体机械的内流场及外特性。为了揭示叶片数对新型开放式水泵水力性能及内部流场的影响，采用k-ε湍流模型，对相同叶栅稠密度下四种不同的叶片数方案进行了数值模拟，研究了各方案叶轮的内流特征，结果表明蜗壳的双隔舌设计对叶轮流道内的流场产生影响，叶轮内流动呈现交替变化的规律，叶轮进口和出口受到较高的湍流作用而中心处涡强度相对较低。随着叶片数的增大，复合式叶片的水力性能升高，叶轮内压力减小但涡量明显增大，涡的强度也随之增大。通过Q准则对涡结构的识别，分析了不同截面处涡团的分布，结果表明叶片尾缘脱落涡与二次流相互作用在叶轮吸力面产生大量的涡结构。叶顶间隙的泄漏涡从叶片背面向流道中间发展，随着流动的发展，涡的范围变大，形状也发生改变。研究结果为复合式叶轮叶片数的选取提供了理论依据。

来源：2022年第14期

《机械工程学报》期刊编辑部

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