基于密度修正的滤波器模型在轴流泵叶顶区空化数值模拟中的应用与验证

摘要

为了准确揭示轴流泵叶轮叶顶区的流场结构和空化形态,选用某一模型轴流泵进行数值模拟和空化可视化实验研究.研究结果表明,基于密度修正的滤波器湍流模型(Density Correction MethodBased Filter Based Method,DCMFBM)可准确预测汽蚀余量NPSH值,预测最大误差为7％;叶顶区轴向速度先减小后增大,泄漏流进入间隙时在压力面拐角处发生流动分离,在叶顶端面附近卷吸形成角涡,在离开间隙区前泄漏流又会重新附着在叶顶端面上;湍动能呈现先增大后减小的趋势,且峰值随着弦长系数的减小而增大.从模拟以及高速摄影得出的瞬态空化流可见,随着空化的发展,叶轮叶顶区泄漏流空化、射流剪切层空化以及泄漏涡空化共同构成三角形云状空化结构,在叶顶区片状空穴尾缘存在垂直云状空化涡(Perpendicular Cavitating vortices,PCVs)的脱落,造成了泵性能的急剧下降以及流场的不稳定.