[发明专利]一种轴流泵叶轮叶顶间隙空化数值预测方法

权利要求书

1.一种轴流泵叶轮叶顶间隙空化数值预测方法，其特征在于，包括如下步骤：

A.轴流泵内部流道的几何模型建立；

B.轴流泵三维流域的网格划分；

C.间隙空化流动数值计算模型建立；

D.轴流泵内部定常空化流场计算；

E.轴流泵内部非定常空化流场计算；

F.轴流泵叶轮叶顶间隙空化区域确定；

步骤A所述的轴流泵内部流道的几何模型建立，包括：进水流道、叶轮流道、导叶流道和出水流道的几何模型建立；

步骤D所述的轴流泵内部定常空化流场计算，包括：定义计算域的流动边界和初始参数，求解不可压雷诺时均方程，采用SST-CC湍流模型；空化模型采用步骤C建立的间隙空化流动数值计算模型；

步骤E所述的轴流泵内部非定常空化流场计算，包括：将步骤D的定常空化流场计算结果作为初始条件，定义非定常计算求解时间步长、求解时间和收敛标准，进行轴流泵内部非定常空化流场计算；

步骤F所述的轴流泵叶轮叶顶间隙空化区域确定方法如下：在步骤E获得的非定常空化流场计算结果中，采用汽相体积分数为0.1的等值面查看轴流泵叶轮叶顶间隙空化区域。

2.根据权利要求1所述的一种轴流泵叶轮叶顶间隙空化数值预测方法，其特征在于：步骤A中所述的轴流泵内部流道的几何模型建立是基于叶顶间隙宽度不超过叶轮直径的千分之二。

3.根据权利要求1所述的一种轴流泵叶轮叶顶间隙空化数值预测方法，其特征在于：步骤B中所述的轴流泵三维流域的网格划分是采用ANSYS Workbench中的TurboGrid模块对叶轮和导叶流道进行六面体结构网格划分，并对叶顶附近网格加密，以便捕捉叶顶间隙空化流动的细节特征。

4.根据权利要求1所述的一种轴流泵叶轮叶顶间隙空化数值预测方法，其特征在于：步骤C中所述的间隙空化流动数值计算模型建立是在Zwart空化模型的凝结项中引入修正因子C_c：

当P≥P_v (1)

式中：α_v为汽相体积分数，R_B为气核半径，ρ_v和ρ_l分别为汽相、液相密度，P_v和P分别表示汽泡压力和周围液体压力，F_c为凝结项的系数；引入的修正因子C_c满足方程：

式中：r用于反映流场的局部旋转运动特性，定义为：

式中：S和Ω分别表示应变率张量和旋转率张量；

由此建立的间隙空化数值计算模型通过CEL语句写入ANSYS CFX求解器。