环形喷嘴宽度对高速诱导轮空化特性的影响

作     者：赵伟国 强欢欢 李兴国 

作者机构：兰州理工大学甘肃省流体机械及系统重点实验室 兰州理工大学能源与动力工程学院 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2023年

核心收录：

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家自然科学基金(51269011) 

主　　题：高速诱导轮 喷射原理 口环引流装置 环形喷嘴宽度 空化性能 

摘      要：为改善高速诱导轮的空化性能，本研究基于喷射原理，以某型号高速离心泵为研究对象，设计一种口环引流装置，并确定原始方案和环形喷嘴宽度分别为1 mm,3 mm,5 mm,7 mm,9 mm共6组方案，通过数值计算与试验验证相结合的方法研究了不同方案对高速离心泵外特性和其流道空泡体积的影响以及不同方案对高速诱导轮能量传递和其流场分布的影响。研究发现：高速诱导轮最先在叶片进口吸力面外缘处发生空化，随着空化数的减小，诱导轮轮毂前端也生成了大量沿中心流道向上游继续扩散的圆锥状空泡，最后充满上游流道呈柱状分布，口环引流装置可以通过引射叶轮出口高压流体对诱导轮进口低压区进行压力补偿，且引射流能有效阻止叶顶间隙泄漏流，从而改善诱导轮的空化性能，但本研究的不同宽度方案对其空化性能的改善程度不同，当环形喷嘴宽度为3mm时，对高速诱导轮空化性能改善效果最佳，临界空化数较原始方案减小了38.24%，即当宽径比λ为0.074时环形喷嘴宽度最佳。