一种预测轴流泵叶片易空蚀区域的数值模拟方法技术

本发明专利技术公开一种预测轴流泵叶片易空蚀区域的数值模拟方法，包括以下步骤：采用三维造型软件对轴流泵进行几何与水体建模；采用网格划分软件对轴流泵水体进行空间网格离散；开展轴流泵空化流场数值计算同时导入采用基于能量传递方法构建的空蚀数值模型；分析叶轮叶片上的空蚀能量分布以获悉叶片中易受空蚀影响的区域。该方法通过考虑将流场中的空蚀能量辐射到叶片表面从而在叶片上显示出来源于整个流场的空蚀能量，实现了轴流泵内空蚀区域的准确预测，有助于在轴流泵设计阶段对易空蚀区域进行针对性防护，从而提高轴流泵使用寿命及工作稳定性。同时，该空蚀预测方法也可扩展到离心泵，水轮机，螺旋桨等易受空蚀影响的水力机械中。械中。械中。

【技术实现步骤摘要】
一种预测轴流泵叶片易空蚀区域的数值模拟方法


[0001]本专利技术涉及流体机械空化空蚀数值模拟
，特别涉及一种预测轴流泵叶片易空蚀区域的数值模拟方法。

技术介绍

[0002]轴流泵具有大流量、低扬程、高效率等特点，广泛应用于大型调水工程、核电工程、船舶喷水推进、潜艇发射装置等国防装备领域。轴流泵内部存在叶顶泄漏涡、回流漩涡、轮毂涡、叶道涡等复杂漩涡空化，且这几种空化类型相互干涉，形成了轴流泵内部极其复杂的空化环境。因此长期以来，轴流泵在工作运行过程中常常伴随着空化的侵扰。
[0003]而在空化所产生的众多不利影响中，材料的空蚀损伤是最难以解决的问题：流体中靠近材料壁面的空泡在高压驱动下，在局部区域瞬间溃灭，产生冲击力极强的微射流和脉冲压力波，其作用于材料表面产生高达几十个大气压量级的局部表面应力，当该应力超越材料的塑形极限时，就会损害材料表面，形成如图5右所示的空蚀麻点。而在水力机械中，当大量空泡或者空泡群的溃灭反复作用于材料表面，导致材料剥离，质量损失，疲劳失效甚至断裂，造成水力机械性能进一步恶化，振动噪声大幅增强，进而增加了水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预测轴流泵叶片易空蚀区域的数值模拟方法，其特征在于：包括以下步骤：对轴流泵三维几何造型；将轴流泵各部件的三维几何造型进行结构网格划分，并在靠近叶片壁面及叶顶区域进行网格加密；将划分好的网格导入计算软件中，并进行模型选择和计算设置；在完成模型选择和计算设置后，进行轴流泵空化计算和空蚀计算模型植入；对计算结果分析，获取轴流泵叶片空蚀强度分布与空蚀区域标记。2.根据权利要求1所述的预测轴流泵叶片易空蚀区域的数值模拟方法，其特征在于，对轴流泵三维几何造型包括：根据轴流泵叶轮和导叶设计图纸进行三维几何造型及水体划分，同时对泵叶轮进口和导叶出口做延长处理。3.根据权利要求1所述的预测轴流泵叶片易空蚀区域的数值模拟方法，其特征在于，将划分好的网格导入计算软件中，并进行模型选择和计算设置包括：将划分好的网格导入到计算软件中，对整个计算域进行数值设置；数值设置包括材料属性的定义，多相流模型与湍流模型的选择，边界条件的设置，动静转子交界面的设置，离散求解格式的控制。4.根据权利要求1所述的预测轴流泵叶片易空蚀区域的数值模拟方法，其特征在于，轴流泵空化计算包括：在数值计算中，为数值模拟空化这一气液两相传质现象，采用求解气相输运方程，并通过空化模型来定义输运方程源项的方法，输运方程如下：其中，下标v表示气相，α
v
表气相体积...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿琳琳，张睿杰，田中杰，方海渊，张德胜，蒋文军，
申请(专利权)人：江苏大学亚太泵阀有限公司，
类型：发明
国别省市：