为进一步研究旋涡泵内部流场特点,阐述旋涡内纵向旋涡对旋涡泵外特性的影响机理,本文通过试验测得某旋涡泵的流量-扬程特性曲线,并与数值计算结果相对比,验证SST k-ω湍流模型应用于旋涡泵数值计算中的准确性;通过分析6个轴向截面和15个周向截面的流场特征,研究纵向旋涡的形成和消失与压力速度变化的联系。结果表明:旋涡泵内可分为进口区、加速区、线性区、减速区、出口区和隔舌区;旋涡泵叶轮与流道的动量交换不仅仅发生在叶根和叶尖区域;线性区内纵向旋涡周期性的产生与消失使流体压力升高了总压升的85.7%;出口区和隔舌区内纵向旋涡的消失使进口区压力突降了35%,隔舌区速度突降了60%。 

转载 轮流道内存在轴向旋涡，旋涡的非定常流动导致了能量耗散，这是泵效率偏低的主要原因［13］。目前对旋涡泵的研究集中在旋涡泵的外特性预测和结构优化［14，15］，对于旋涡泵内部流动机理的研究尚不够深入。本文在前人研究的基础上旋涡影响机理分析-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港液压钢管弯管机滚弧机，对某型旋涡泵进行CFD仿真，以求找出旋涡泵内纵向旋涡与旋涡泵外特性参数的内在联系。1几何参数本文研究的旋涡泵模型为某型军用冷却水泵，试验件采用闭式叶轮，开式矩形流道设计，冷却水由径向进入旋涡泵流道，经叶片加功后由径向流出，进出口流体通过隔舌隔开，旋涡泵模型如图1所示。图1旋涡泵模型该旋涡泵设计流量为10L/min，设计转速为3300r/min，设计扬程为8m，实际工作中，旋涡泵转速在3000~3600r/min之间波动，具体流道形式尺寸和几何参数见图2和表1。图2流道形式尺寸表1旋涡泵几何参数几何参数数值叶片数N30叶根半径r（mm）16.6叶尖半径r1（mm）22.9叶高h（mm）6.3顶部间隙a（mm）2.8叶轮厚度b（mm）5.2流道单侧宽度c（mm）2.6流道总宽度B（mm）10.4隔舌包角β（°）602数学模型2.1控制方程清水旋涡泵内部流动为三维不可压湍流，由于水流进入叶片通道有较大的冲角，存在较多的边界层分离和再附，同时叶片通道和流道内压力梯度大，存在较多纵向和径向旋涡，因此选择的湍流模型和边界层模型对于旋涡泵的数值仿真准确性影响较大。沙毅等认为对于旋涡泵的流动模式k-ω模型比k-ε模型有更强的数值准确性［16~18］。同时有文献表明k-ω模型的一种改进型SSTk-ω模型可以精确地预测更广范围内的流动，特别是可以有效预测逆压梯度条件下流体分离的开始点和分离区大小旋涡影响机理分析-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港液压钢管弯管机滚弧机［19~21］。 转载