汽蚀状态下高速诱导轮内汽液两相流流动特性的研究

The centrifugal pump is easy to cavitate working on high speed rotation condition. In order to improve the anti-cavitation performance of the centrifugal pump, to add an inducer before it is one of the most effective methods. Once the cavitation taken place, the vapor-liquid two-phase flow in the inducer is very complex. Many flow simulations and experiments have been done on this field by many researchers, but the vapor-liquid two-phase flow in the inducer has not been revealed well under the condition of cavitation. The bubbles variation law is not so clear. And the mechanism of geometric parameters and operating parameters influence on the two phases flow is also not been well revealed. So to research the vapor-liquid two-phase flow characteristics performance in the inducer under cavitation is significance.. The experimental study will be carried out ion this project. Orthogonal experiment will be designed taking the geometric parameters and working parameters as factors. External characteristics experiments and visualization inner characteristics experiments research will be done. In order to reveal the variation law of the bubbles in the inducer under cavitation, the development of bubbles during the cavitation and the distribution of bubbles from the inlet to the outlet of the inducer will be studied. The influence of geometric parameters and operating parameters on anti-cavitation performance of the inducer and the centrifugal pump will be revealed. The research of the project will provide technology support for the high anti-cavitation performance of inducers and centrifugal pumps..

离心泵在高转速下运行易发生汽蚀，前置诱导轮是提高离心泵抗汽蚀性能最有效的方法之一。汽蚀一旦发生，其诱导轮内部汽液两相流流动非常复杂，尽管国内外已对诱导轮及离心泵开展了很多的流动计算和实验研究，但在汽蚀状态下诱导轮内汽泡的变化规律没有被很好地揭示，其几何参数和工况参数对汽液两相运动规律的影响机理还没有得到很好地揭示，因此针对汽蚀状态下诱导轮内部的汽液两相流流动特性开展研究是一项十分重要的课题。. 本项目拟开展实验研究，以几何参数和工况参数为因素设计正交实验，开展外特性和可视化内特性实验研究。通过实验，分析汽蚀发生时其汽泡的产生、发展和溃灭过程，分析汽泡从诱导轮内进口至出口的分布情况，从而揭示汽蚀状态下诱导轮内汽泡的变化规律；通过实验，分析几何参数和工况参数对诱导轮和离心泵抗汽蚀性能的影响，揭示几何参数和工况参数对汽液两相运动规律的影响机理，为诱导轮和离心泵的高抗汽蚀特性提供技术支撑。

国内外许多学者对汽蚀状态下诱导轮内汽液两相流流动开展了一定的工作，对其内部的汽液两相流的流动机理进行了一定探讨，但在汽蚀状态下诱导轮内汽泡的变化规律没有被很好地揭示，其几何参数和不同工况参数对诱导轮内汽液两相流运动规律影响的干涉研究还未开展，汽蚀状态下其几何参数和工况参数对汽液两相运动规律的影响机理还没有得到很好地揭示。在此背景下，项目组对不同几何参数结构高速诱导轮在不同工况参数下的内部流动特征进行深入研究。其主要内容为：（1）汽蚀状态下诱导轮内汽泡的变化规律研究，（2）几何参数和工况参数对汽液两相运动规律的影响研究。其重要研究结果为：通过数值计算和外特性实验，获取了诱导轮和离心泵的抗汽蚀性能和外特性性能曲线，得到了诱导轮和离心泵的扬程断裂点，揭示了各几何参数和不同转速工况对诱导轮和离心泵的外特性性能和抗汽蚀性能的影响。通过可视化实验，观测得到了诱导轮内汽液两相流动情况，观测得到了汽泡在诱导轮内的发生、发展和溃灭过程，得到了在汽蚀状态下，从诱导轮入口至出口汽泡的数量、形状在时间和空间上的变化规律，进一步揭示诱导轮内的汽蚀机理。本项目通过理论分析、外特性实验和可视化实验研究，分析汽蚀状态下诱导轮内汽泡的变化规律，分析不同几何参数在不同工况参数下对诱导轮内部汽液两相流流动的影响，揭示诱导轮内部汽蚀流动机理，从而揭示诱导轮内部的汽液两相流流动的特性。本项目的研究为诱导轮和离心泵的高抗汽蚀特性提供技术支撑。