低比转数离心泵驼峰现象的不稳定流动机理研究

低比转数离心泵广泛应用于国民经济各领域。为提高低比转数离心泵的效率，通常采用加大流量、加大叶片出口安放角和出口宽度等方法进行水力设计。这样设计常常会使导致低比转数离心泵出现性能曲线驼峰现象，使其具有不稳定运行工况。当泵在不稳定工况运行时，振动和噪声会显著增加，严重影响泵系统的可靠性和工作寿命。因此，低比转数离心泵性能曲线驼峰现象是水力机械领域急需解决的难题之一。. 本项目力图掌握引起低比转数离心泵性能曲线驼峰现象的内部不稳定流动机理，从而提出控制性能曲线驼峰现象的理论和方法。按照项目研究计划书，本项目的主要研究内容和研究成果如下。. （1）通过对低比转数离心泵的实际流量扬程曲线及公式进行理论分析，推导出低比转数离心泵流量扬程曲线无驼峰的控制方程。结合对24台低比转数离心泵实验参数和几何参数的统计研究，对控制方程的各项损失系数进行修正，从而得到了低比转数离心泵的无驼峰控制方程并进行了验证。. （2）针对低比转数离心泵的内流特性，对SST k-ω模型进行了两种方案的改进。由于SST k-ω模型在边界层使用k-ω模型而在主流区使用标准k-ε模型，两者都没有考虑泵的旋转、大曲率等因素的影响。因此，采用考虑旋转和曲率影响的RNG k-ε模型和Realizable k-ε模型对SST k-ω模型进行改进，进而提高了低比转数离心泵内部不稳定流动数值计算的精度。. （3）采用改进的SST k-ω湍流模型对低比转数离心泵内部不稳定流动进行了多工况的数值计算，分析了泵内各种不稳定流动与性能曲线驼峰现象之间的关系。. （4）对低比数离心泵驼峰工况下的内部不稳定流动进行了PIV试验测试，验证了数值模拟研究的正确性，同时也进一步揭示了不稳定流动的基本运动规律及与驼峰之间的关系。. 本项目共出版专著1部；发表论文37篇，其中SCI检索7篇、EI检索22篇；申请发明专利8项，其中授权2项；获软件著作权登记5项；获省部级二等奖2项；培养硕士研究生4名、博士研究生2名。