离心泵非定常空化流动的数值模拟与压力脉动特性

本文主要探讨了2012年发表的论文《离心泵内部非定常空化流动特征的数值分析》，该研究由杨敏官、孙鑫恺、高波和邵腾四位学者在江苏大学能源与动力工程学院进行。他们采用了完整的空化模型和混合流体两相流模型，对转速为130的离心泵内部的流场进行了深入的定常和非定常数值模拟。 研究的核心内容聚焦于离心泵内部的空化现象，特别是关注叶轮流道内空化的发生位置和程度。他们发现，空化起始于叶片背面进口边附近，随着进口压力的下降，空泡的分布区域和体积分数会显著增加。当空化情况变得严重时，叶片工作面上会出现空泡聚集，这可能对泵的性能产生负面影响。 此外，研究还揭示了叶轮在1个旋转周期中，单个叶片表面空化发展的规律性变化，即空化程度随叶轮与蜗壳相对位置的变动呈现出明显的周期性。对于流场的压力场，研究人员监测到压力脉动的变化规律，发现其频率存在明显的离散特性，尤其在叶片通过频率下，压力脉动的幅值较大。 进一步的研究表明，空化流动与泵流道内的压力脉动有着密切的关系，随着空化程度的加剧，压力脉动的幅值也随之增加，两者之间存在着清晰的对应关系。这种非定常空化流动不仅影响了泵的性能，还可能引发振动和噪声问题，是泵设计和优化中必须考虑的重要因素。 该论文的关键词包括“离心泵”、“空化”、“非定常空化流动”、“压力脉动”以及“频域分析”，这些概念在全文中都得到了详细的理论分析和数值验证。研究结果对于理解离心泵的工作特性，尤其是在低压力工况下的性能表现，具有重要的科学价值。 该论文的成果基于国家自然科学基金、江苏高校优势学科建设项目以及江苏省高校自然科学研究项目的资助，反映出作者们在流体机械性能和内部多相流动领域的扎实研究背景，以及对离心泵内部复杂流动现象的深入探究。对于从事相关领域研究的学者和工程师来说，这篇论文提供了一个重要的参考框架和技术支持。