边界环量分布方式对斜式轴流泵出水流道流场数值计算影响研究

摘要

水利工程中斜式轴流泵出水流道在优化设计时常采用分段式稳态分析方法,其中边界环量的设置方式会直接影响数值计算的精度与可信度.然而,目前关于不同边界环量分布方式的合理性对比尚缺乏明确的讨论.针对这一不足,本研究采用三种常见的边界环量分布方式进行数值计算,并从偏流特性、涡旋特性和湍动特性等方面对计算结果进行对比分析.研究发现,不同的边界环量分布方式均能捕捉到出水流道内的偏流现象,且采用自由涡模型或非线性模型时,出水流道隔墩大流量一侧通道内湍动更加剧烈,这与实验观测结果一致,但采用强制涡模型则未能反映这一流动特征.另外,自由涡模型本身较为理想化,而非线性模型则有较深厚的实验基础,与实际流动更接近.因此,在采用分段式稳态分析方法进行出水流道流动分析时,本研究推荐采用非线性模型进行边界环量设置,这更有利于保证数值计算的可靠性.