离心泵启动瞬态湍流模拟研究：大涡模拟应用

"离心泵启动过程瞬态湍流流动的数值模拟研究，许斌杰，李志峰，吴大转，王乐勤" 离心泵是工业领域中广泛使用的流体输送设备，其正常运行通常关注稳态特性，即在恒定转速下工作的性能。然而，实际操作中，离心泵的启动过程往往伴随着瞬态流动现象，这可能导致扬程、流量和其他关键参数的瞬间冲击。在启动时，叶轮的加速导致内部流动状态的剧烈变化，这些非定常流动对于泵的瞬态性能有着重要影响。 该研究由许斌杰、李志峰等人进行，他们提出采用动网格方法来模拟边界移动引起的非定常流动，这是一种创新的数值模拟策略。通过圆柱启动问题的模拟验证了这种方法的可行性，进一步比较了三种不同的湍流模式，包括大涡模拟（Large Eddy Simulation, LES），以确定最合适的湍流模型。研究结果显示，大涡模拟在描述离心泵启动过程中的复杂流动行为方面表现优秀。 研究者还分析了二维模型泵的启动过程，揭示了内部流动的瞬态特性。在此基础上，他们成功实现了三维瞬态流动的数值模拟，从而更全面地理解了离心泵启动时内部流动的变化情况。这些模拟结果为深入探讨流动分离、涡的生成以及流体动力学尾迹等问题提供了详实的数据。 离心泵启动时，由于叶轮的非线性加速，内部流动呈现出瞬态特性，包括边界层的生成、流动分离和涡结构的发展。这些现象会直接影响泵的性能参数，如转速、流量、扬程和效率。这些瞬态参数与稳态下的性能值有显著差异，反映出启动过程中内部流动的非定常性质。因此，对启动过程中的瞬态流动进行深入研究，对于优化离心泵设计、减少启动冲击和提高设备运行稳定性具有重要意义。 国内外学者对此领域进行了大量的研究，例如Tsukamoto等人通过实验测试了低比转速离心泵的启动性能，而王乐勤和吴大转则利用粒子图像测速（Particle Image Velocimetry, PIV）等技术，对离心泵启动过程的瞬态流动进行了理论和实验研究，为理解离心泵瞬态特性提供了宝贵的数据和理论支持。 离心泵启动过程瞬态湍流流动的数值模拟研究是理解和改善泵性能的关键途径，通过先进的数值方法和实验技术，可以更深入地探究离心泵内部流动的复杂行为，为设计更高效、更稳定的离心泵提供理论指导。