采用均相流模型中的质量输运空化模型，形式［141］如下：式中，分别表示质量蒸发速率和质量凝结速率；αν为空泡体积分数；ρν为汽体密度，其值为0.554 kg/m3。质量输运空化模型的质量蒸发速率和质量凝结速率，大多数为在Rayleigh-Plesset方程的基础上推导出来的，其形式为：式中，Rb为空泡平均半径，其值为10-6 m；ρl为液体密度，其值为997 kg/m3；pν为饱和蒸汽压力，其值为3 574 Pa；S为液体的表面张力；μ为液体的动力黏性系数。...
2023-06-15 历史故事
图3.1和图3.2分别列出了NPSHa=1.85m、1.4m、1.2m、1.05m、0.95m、0.9m时离心泵叶轮内三维流线分布和空泡分布。旋涡区的影响范围越来越大，旋涡区内出现两个涡心，如图3.1、图3.1和图3.1所示。图3.1不同有效空化余量下叶轮内三维流线分布NPSHa=1.85m；NPSHa=1.4m；NPSHa=1.2m； NPSHa=1.05m；NPSHa=0.95m；NPSHa=0.9m由图3.2可知，空泡附着在叶片吸力面进口靠前盖板附近，空化区域较小，如图3.2所示。...
2023-06-15 历史故事
本书完成的主要工作与获得的主要结论如下：空化计算模型的改进。④在离心泵叶轮流道内空化的发展过程中，空泡发生断裂并脱落，其主要由叶轮流道内流动非稳定性和旋涡诱导的反向射流引起。反向射流与空泡表面相互作用的强度，主要与流道内旋涡的影响范围及涡心位置有关。③离心泵蜗壳内压力脉动主频，在小流量非空化工况和空化工况下为叶片通过频率fBPF及其谐频；在设计流量非空化工况和空化工况下均为叶片通过频率fBPF。...
2023-06-15 历史故事
Qd设计流量n离心泵转速H离心泵扬程Z叶轮叶片数Φ叶片包角D2叶轮外径Dj叶轮进口直径b2叶轮出口宽度β1，β2离心泵叶片进、出口安放角p1，p2离心泵进、出口处的压力z1，z2离心泵进、出口处的单位质量流体的位置势能u1，u2离心泵进、出口处的速度η离心泵效率Q离心泵流量Pe离心泵的输出功率P离心泵的轴功率M扭矩u...
2023-06-15 历史故事
早期的空化现象试验研究集中在空化区结构与形态的观测。图1.4不同阶段的空化形态［11］片状空化；云状空化；超空化随着工程实际的需要和试验测量技术的发展，空化流动试验研究由定常阶段转向了非定常阶段。Stutz和Reboud［16，17］对云状空化的两相流结构进行试验研究，获得了沿空泡长度方向空泡体积分数随时间的变化。Leroux［19］和Ji［20］等进行的绕水翼空化流动的试验研究结果也进一步证明了反向射流是空泡脱落非稳定性的主要影响因素。...
2023-06-15 历史故事
为了进一步研究离心泵叶轮流道内空泡脱落的机理，将选取小流量下NPSHa=1.2m和设计流量下NPSHa=2.0m的非定常空化流动数值计算结果，对叶轮I号流道内的速度矢量分布进行分析。由此可推断，空泡末端周围旋涡引起的反向射流是导致叶片吸力面附近局部压力升高，进而产生断裂及空泡脱落的主要原因。在空泡的脱落过程中，流道内旋涡的影响范围和涡心位置随着时间发生变化。所以，叶轮流道内流动非稳定性也是引起空泡脱落的重要原因。...
2023-06-15 历史故事
因此，今后将在原有试验台的基础上，通过高速全流场显示技术和PIV流场测量技术等研究离心泵内部不同空化阶段的空化流动特性，将试验结果和数值模拟结果进行对比，进一步深入了解离心泵非定常空化流动特性，为实时监测离心泵实际运行中产生的空化提供可靠的依据。...
2023-06-15 历史故事
由图4.8可知，NPSHa=1.8m时，时间总长为10个叶轮周期，此时间段内各监测点出现了10次规律的波动，监测点BS5的压力脉动主频为2fi，其他各监测点的压力脉动主频均为叶轮转频fi。与非空化工况相比，NPSHa=2.0m时，叶轮内各监测点压力脉动幅值均增大，最大值在出口处；NPSHa=1.8m时，叶轮内压力脉动最大幅值有增大也有减小，其变化最大的点分别出现在监测点BS4和BS3。...
2023-06-15 历史故事
本章基于改进的质量输运空化模型及RNG k-湍流模型，对不同流量工况下离心泵非定常流动进行数值计算，并对非空化工况、空化工况下离心泵叶轮和蜗壳内不同监测点的压力脉动特性进行分析，为离心泵的稳定运行提供一定的参考。离心泵非定常流动数值计算中，小流量下选取非空化工况、NPSHa=1.05m和NPSHa=0.9m；设计流量下选取非空化工况、NPSHa=2.0m和NPSHa=1.8m，非定常计算总时长为10个叶轮周期，叶轮和蜗壳内各监测点压力脉动通过快速傅里叶变换取得频域特性。...
2023-06-15 历史故事
图3.3和图3.4分别列出了NPSHa=2.8m、2.4m、2.2m、2.0m、1.8m、1.6m时离心泵叶轮内三维流线分布和空泡分布。图3.3不同有效空化余量下叶轮内三维流线分布NPSHa=2.8m；NPSHa=2.4m；NPSHa=2.2m；图3.3不同有效空化余量下叶轮内三维流线分布（续）NPSHa=2.0m；NPSHa=1.8m；NPSHa=1.6m由图3.4可知，空泡首先在叶片吸力面进口靠前盖板附近产生，如图3.4所示。空化区域不断扩大，某些流道内叶片吸力面和流道上游的空化区域连成一片，对内部流动产生较大的影响，如图3.4和图3.4所示。...
2023-06-15 历史故事
目前，空化流动数值模拟方法基本分为界面追踪法和界面捕获法两类，其中又以界面捕获法中的均相流模型应用最广。在空化流动数值计算中，湍流模型的选择对数值模拟结果的影响很大，尤其是在雷诺数比较高的工程问题中。近年来，在空化流动数值模拟方面，国内学者也取得了有效成果。钟诚文和汤继斌［57］通过引入混合密度函数发展的空化模型，对绕水翼的空化流动进行数值模拟，验证了此方法的可靠性。...
2023-06-15 历史故事
图5.5叶轮中间截面上叶片载荷分布由图5.5可知，NPSHa=2.09m［对应图5.1中的A点］时，叶轮叶片表面压力分布较均匀，在叶片进口吸力面处压力最小，出口处压力最大。NPSHa=1.27m［对应图5.1中的C点］时，叶片表面压力分布发生变化，即叶片载荷在S=0～0.3处明显变小。当NPSHa=1.07m［对应图5.1中的D点］时，叶片表面压力分布变化较显著，即叶片载荷在S=0～0.6处变得较小，尤其是在S=0.4～0.6处接近零，叶片前端60%的部分基本不做功，造成离心泵扬程突降。...
2023-06-15 历史故事
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 历史故事
图4.15～图4.17分别列出了非空化工况、NPSHa=2.0m和NPSHa=1.8m的条件下，蜗壳内监测点V1～V13的压力脉动时域及频域图。蜗壳内压力脉动幅值最大处与非空化时一致，仍是蜗舌端部V2点在叶片通过频率fBPF处压力脉动幅值最大。表4.2蜗壳内压力脉动的最大幅值续表离心泵蜗壳内流动状况最复杂的部位是蜗舌附近。...
2023-06-15 历史故事
质量运输空化模型采用不同的凝结项经验系数Ccond和蒸发项经验系数Cvapo控制质量和动量的交换。如图2.5所示，基于Zwart-Gerber-Belamri空化模型的离心泵空化流动数值计算结果与试验结果相差较大。为分析凝结项经验系数对泵空化流动数值计算的影响，在质量输运空化模型中默认值Ccond=0.01的基础上，凝结项经验系数分别取为0.001、0.000 1、0.000 01、0.000 001、0.000 000 1，对离心泵的两种工况Q=19.80 m3/h和Q=25.33 m3/h下的空化流动进行定常数值计算。继续降低Ccond至0.000 1时，扬程曲线变化较明显。...
2023-06-15 历史故事
Ccond=0.000 1时小流量和设计流量工况下离心泵扬程随有效空化余量变化的非定常数值计算结果与试验结果的比较如图2.6所示。表2.2NPSHc计算值与试验结果的比较在本书的离心泵空化流动数值模拟中，质量输运空化模型的凝结项经验系数取0.000 1进行数值计算。图2.7列出了小流量下NPSHa=1.0m和设计流量下NPSHa=1.6m时，3个不同凝结项经验系数所对应的叶轮内空泡体积率分布。...
2023-06-15 历史故事