图3.8～图3.10分别给出了NPSHa=2.2m、2.0m和1.8m的条件下，叶轮流道内空泡形态和叶轮中间截面上的流线分布，并对I号流道内的流态进行了分析。......
2023-06-15
小流量工况下叶轮内非定常空泡形态分析
【摘要】：图3.6NPSHa=1.05m时叶轮流道内空泡形态和叶轮中间截面上的流线分布（见彩插）t=8Δt；t=32Δt；图3.6NPSHa=1.05m时叶轮流道内空泡形态和叶轮中间截面上的流线分布（续）（见彩插）t=56Δt；t=80Δt；t=104Δt；t=128Δt； t=152Δt；t=176Δt；t=200Δt；t=224Δt由图3.6可以看出，t=8Δt时，I号流道内前端附着在叶片吸力面上有一个连续的空泡，空泡末端越过叶片长度4/5处，另外，叶片吸力面尾部附近有脱落的空泡；空泡末端内部形成一个旋涡，对流动有较大的影响。
图3.5～图3.7分别给出了NPSHa=1.2m、1.05m和0.9m的条件下，叶轮流道内空泡形态和叶轮中间截面上的流线分布，并对I号流道内（对应黄色叶片吸力面）的流态进行了分析。
图3.5 NPSHa=1.2m时叶轮流道内空泡形态和叶轮中间截面上的流线分布（见彩插）
（a）t=8Δt；（b）t=32Δt；（c）t=56Δt；（d）t=80Δt；（e）t=104Δt；（f）t=128Δt；
图3.5 NPSHa=1.2m时叶轮流道内空泡形态和叶轮中间截面上的流线分布（续）（见彩插）
（g）t=152Δt；（h）t=176Δt；（i）t=200Δt；（j）t=224Δt
由图3.5可以看出，t=8Δt时，I号流道内前端附着在叶片吸力面上有一个连续的空泡；空泡末端内部形成一个旋涡，对流动影响较大。I号流道沿叶轮旋转方向转至t=32Δt时，空泡末端向叶轮出口处移动至约叶片长度4/5处，叶片头部对应的空泡形态基本不变。t=56Δt、80Δt时，空泡末端逐渐向叶片头部回缩至约叶片长度1/2处。t=104Δt时，空泡中间部分拉伸变细，空泡末端抵达约叶片长度4/5处。t=128Δt时，产生断裂。t=152Δt、176Δt、200Δt、224Δt时，空泡前端部分逐渐向叶轮出口处延伸发展，脱落的空泡向叶轮出口处移动，并且空泡体积逐渐缩小，最终破灭而消失。在叶轮一个旋转周期中，叶轮流道内空泡经历了增长、回缩、断裂及溃灭的演变过程。
图3.6 NPSHa=1.05m时叶轮流道内空泡形态和叶轮中间截面上的流线分布（见彩插）
（a）t=8Δt；（b）t=32Δt；
图3.6 NPSHa=1.05m时叶轮流道内空泡形态和叶轮中间截面上的流线分布（续）（见彩插）
（c）t=56Δt；（d）t=80Δt；（e）t=104Δt；（f）t=128Δt；
（g）t=152Δt；（h）t=176Δt；（i）t=200Δt；（j）t=224Δt
由图3.6可以看出，t=8Δt时，I号流道内前端附着在叶片吸力面上有一个连续的空泡，空泡末端越过叶片长度4/5处，另外，叶片吸力面尾部附近有脱落的空泡；空泡末端内部形成一个旋涡，对流动有较大的影响。I号流道沿叶轮旋转方向转至t=32Δt、56Δt、80Δt时，空泡末端逐渐向叶片头部收缩至叶片长度4/5处，叶片头部对应的空泡形态基本不变，此时，脱落的空泡逐渐缩小而消失。t=104Δt、128Δt时，空泡末端体积逐渐增大。t=152Δt、176Δt、200Δt时，空泡末端向叶轮出口处延伸发展。t=224Δt时，空泡末端抵达叶片尾部，并出现裂痕。值得注意的是：在叶片长度4/5处附近，前端附着在叶片吸力面上空泡的末端持续表现出“断裂与回缩—增长—再断裂与回缩”的周期性剧烈变化过程。
图3.7 NPSHa=0.9m时叶轮流道内空泡形态和叶轮中间截面上的流线分布（见彩插）
（a）t=8Δt；（b）t=32Δt；（c）t=56Δt；（d）t=80Δt；（e）t=104Δt；
（f）t=128Δt；（g）t=152Δt；（h）t=176Δt
图3.7 NPSHa=0.9m时叶轮流道内空泡形态和叶轮中间截面上的流线分布（续）（见彩插）
（i）t=200Δt；（j）t=224Δt
由图3.7可以看出，t=8Δt时，I号流道内前端附着在叶片吸力面上有连续的空泡，叶片吸力面附近有游离型空泡；叶轮流道下游，靠近叶片吸力面附近形成两个旋涡，严重影响流道内的流动。I号流道沿叶轮旋转方向转回至t=8Δt，即叶轮旋转一圈时，空泡末端发生增长、收缩及再增长；游离型空泡产生反复增长、回缩和溃灭；叶片头部对应的空泡形态基本不变，并始终附着在叶片吸力面进口附近。值得注意的是，叶片吸力面进口处附着型空泡的形态和位置基本无变化。
NPSHa=1.2m、1.05m和0.9m时，在叶轮的一个旋转周期中，其他流道内空泡的变化规律与I号流道基本相同。随着有效空化余量的减小，叶轮流道内旋涡区的影响范围越来越大。从叶轮流道内空泡的演变过程来看，空泡经历了明显的增长、回缩、断裂及溃灭的周期性变化，但空化发展到一定程度时断裂现象变得不明显。由此可以推断，空化的演变过程与流道内旋涡区密切相关，并受到叶轮和蜗壳动静干涉所诱导的压力脉动影响，从而出现了周期性的变化。
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2023-06-15
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2023-06-15
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2023-06-15
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2023-06-15
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2023-06-15
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2023-06-15
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2023-06-15
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