流动控制方法对离心泵内部多尺度流动结构和流体激励的调节
离心泵内部流动为强剪切多壁面旋转湍流，使其旋转性、瞬态性和非线性特性尤为突出，而复杂的流动特性决定了离心泵的水力性能和动态特性。本文以某舰船用泵为研究对象，针对离心泵内部非稳态流动特点，采用流动控制方法对其进行改型设计，分析基于流动控制思想提出的流动控制方法对离心泵综合性能的改善机理，探索流动控制方法对离心泵内部流场分布、流动结构的含能分布以及流体激励的调节作用。研究结果表明，当流体流进叶轮时受入流攻角、系统旋转和叶片弯曲等因素的影响，叶轮内易发生流动分离，叶片表面压力波动显著，叶轮内整体流动的不稳定性增强，影响离心泵的综合性能。流动控制方法叶片通过将压力面侧部分流体引入吸力面侧，将流动分离点向后推移，叶片表面压力分布更加合理，保证了叶轮的做功能力和抗空化能力。此外，控制方法对离心泵叶轮内各阶流动的含能进行了重新分配，使叶轮内流体能量更集中于低阶低频段的大尺度流动结构中，而高阶小尺度流动含能显著降低，低阶大尺度流动结构含能的增加保证了离心泵良好的水力性能，高阶小尺度流动含能的降低，使高频流体激励得到抑制，使其避免与结构固有频率的重叠或靠近，进而改善了离心泵的压力脉动和振动等动态特性。
离心泵 流动控制 流动结构 含能分布 流体激励
张正川 陈红勋 马峥 尹俊连
上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240 上海大学力学与工程科学学院上海市应用数学和力学研究所,上海200072 中国船舶科学研究中心,上海200011
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2021-10-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）