含空间导叶的扩压器内部复杂流动的数值分析

该文以某多级气液混输泵为研究对象，采用混合模型进行数值模拟计算，探究了在4种不同进口含气率条件下，含空间导叶扩压器内部的复杂流动。结果表明：在不同进口含气率条件下，混输泵扩压器各流道内均产生了不同程度的通道涡，导致气体在扩压器导叶背面涡核中心附近聚集，从而降低了混输泵的运行效率。通过非定常数值模拟分析发现，随着进口含气率的增大，概率密度函数峰值不断减小，而低频段的压力脉动幅值逐渐变大。扩压器的轴向振动幅值远大于相同条件下径向振动幅值，且系统各方向的低频振动幅值均随着进口含气率的增大而增大，并在转轮叶频处振动幅值最大。分析结果显示：在气液两相流条件下，该混输泵扩压器各流道内产生的通道涡及气体聚集是导致扩压器内不稳定流动的关键原因；在低进口含气率条件下，系统主要表现为相对更加集中的脉动能量；扩压器内部不稳定流动及转轮转动是诱发系统振动的主要原因，且主要表现为轴向振动。