首先通过轴流式模型泵外特性试验，确定了汽蚀性能曲线。基于完整空化模型和混合流体两相流模型，对轴流式模型泵设计工况下叶轮内空化流动进行全流道数值计算。选择空化开始发生、临界汽蚀点以及空化严重时3个工况比较分析叶轮内空化流动的发展情况。计算获得了不同汽蚀余量时叶片背面静压、空泡体积组分分布和不同轴截面上的空泡体积组分分布。当叶轮流道内发生局部空化时，不会影响到泵的能量性能；空化严重时，翼形叶栅的过流面积受到严重堵塞，泵的能量性能严重下降。计算结果与外特性试验相吻合，较好地揭示了轴流泵叶轮内的空化流动的静态特征。对比计算扬程和效率确定了空化的发展阶段，对于保障轴流泵稳定运行有一定指导意义。
为了探索高转速轴流泵的性能及内部流场特性,自行设计一转速为2 900r/min的轴流式模型泵,并基于ANSYS CFX 11.0商用软件,采用k-ε模型对模型泵多个工况点进行了三维湍流数值计算,计算得到了叶片表面的速度、压力分布。基于数值计算结果对高转速轴流式模型泵性能进行预估和叶轮内部流场分析,结果表明:高转速轴流泵最高效率较低,但效率曲线平坦,高效区较宽;叶片压力面存在小范围的径向流动。最后,提出对叶片进行优化设计的思路,为研发性能优良的高转速轴流泵提供一定的参考。
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