【摘要】: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。
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(对应黄色叶片吸力面)的流态进行了分析。
图3.8 NPSHa=2.2m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
图3.8 NPSHa=2.2m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)
(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3.8可以看出,t=8Δt时,I号流道内叶片吸力面上附着一个连续的空泡;流道内流线分布较均匀。I号流道沿叶轮旋转方向转至t=32Δt、56Δt、80Δt时,空泡末端逐渐向叶轮出口处延伸发展至叶片长度1/2处,叶片头部对应的空泡形态基本不变。t=104Δt、128Δt、152Δt、176Δt时,空泡末端逐渐向叶片头部回缩至约叶片长度2/5处。t=200Δt、224Δt时,空泡末端又开始向叶轮出口处延伸。叶轮旋转一周时,流道内附着型空泡经历增长、回缩及再增长的变化过程。
图3.9 NPSHa=2.0m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3.9 NPSHa=2.0m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3.9可以看出,t=8Δt时,I号流道内叶片吸力面上附着一个连续的空泡;流道内流线分布较均匀。I号流道沿叶轮旋转方向转至t=32Δt、56Δt、80Δt时,空泡末端逐渐向叶轮出口处延伸发展,叶片头部对应的空泡形态基本不变。t=104Δt时,空泡末端抵达约叶片长度4/5处。t=128Δt时,空泡末端出现明显的裂痕。t=152Δt、176Δt时,发生断裂,并且空泡前端逐渐向叶片头部回缩,脱落的空泡向叶轮出口处移动,在高压区溃灭而消失。t=200Δt、224Δt时,空泡末端又开始逐渐向叶轮出口处延伸。在叶轮的一个旋转周期中,流道内空泡经历了明显的增长、断裂与回缩、溃灭及再增长的演变过程。
图3.10 NPSHa=1.8m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
图3.10 NPSHa=1.8m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)
(e)t=104Δt;(f)t=128Δt;(g)t=152Δt;(h)t=176Δt;(i)t=200Δt;(j)t=224Δt
由图3.10可以看出,t=8Δt时,I号流道内叶片吸力面上附着一个连续的空泡,空泡末端超过叶片长度4/5处,另外,叶轮流道上游与附着型空泡中部有与之相连接的空泡,此时叶片出口正对着蜗舌位置;这说明叶片转过蜗舌时,叶轮与蜗壳引起的动静干涉对叶轮内空泡形态影响最大;空泡末端体积较大,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、56Δt时,空泡末端向叶轮出口处延伸,对应空泡中间部分拉伸变细,流道上游的空泡体积逐渐缩小而消失,叶片头部对应的空泡形态基本不变。t=80Δt时,吸力面上的空泡约在叶片长度4/5处出现清晰的裂痕。t=104Δt、128Δt、152Δt时,空泡出现断裂,空泡前端向叶片头部逐渐回缩,脱落的空泡向叶轮出口处移动,在叶轮出口附近的高压区,空泡体积逐渐缩小而溃灭。t=176Δt时,空泡末端向叶轮出口处延伸发展至叶片长度4/5处。t=200Δt、224Δt时,空泡末端又超出叶片长度4/5处,空泡中部增大,叶轮流道上游产生空泡并逐渐长大。叶轮旋转过程中,在叶片吸力面叶片长度1/2处附近,始终存在附着型空泡;在叶片长度4/5处附近,附着型空泡的末端持续表现出“增长—断裂与回缩—再增长”的周期性剧烈变化过程。
NPSHa=2.2m、2.0m和1.8m时,一个叶轮旋转周期中,其他流道内空泡的变化规律与I号流道基本一致。从叶轮流道内的流线分布和空泡演变过程来看,NPSHa=2.2m时,流道内流线分布较均匀;空泡经历了增长和回缩的周期性变化。有效空化余量值减小至2.0m时,流道内流线分布无明显变化,有效空化余量值继续减小至1.8m时,流道内出现旋涡区;两种工况下空泡经历了明显的增长、断裂、回缩及溃灭的周期性变化。
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