褚宝鑫，须 村，张晓娜，姜绪强

（北京航天动力研究所，北京100076）

0 引言

诱导轮是涡轮泵的重要部件之一，其强度性能关系到涡轮泵的运行安全和可靠性。目前国内外对于诱导轮强度均没有形成系统完善的经验及一维计算方法，因此在诱导轮设计阶段均采用有限元软件进行强度分析。受计算模型和硬件等的限制，目前型号研制中对诱导轮的应力计算通常只考虑涡轮泵转速带来的离心力影响，而不考虑流体压力和空化的影响，但目前国内外的许多研究表明，除转速带来的静应力外，空化及流体压力分布也是造成诱导轮叶片较高应力的主要原因。

本文采用ANSYS系列软件对某型号诱导轮进行了空化情况下的CFD流场计算，得到了比不考虑空化更准确的叶片表面压力分布。利用单向流固耦合方法对诱导轮进行有限元结构应力计算，分析了其设计工况下的静应力分布情况并与不考虑空化情况下的诱导轮静应力计算结果进行了比较，为诱导轮的强度可靠性分析和改进提供了重要依据。

1 诱导轮流场的CFD仿真

1.1 计算方法及模型

诱导轮叶片的进口边对空化的影响较大，因此编制程序对进口修圆及修磨进行了准确造型，之后利用Solidworks软件构建了诱导轮的简化三维实体模型，如图1所示。利用Gambit2.2.30软件建立了CFD仿真计算流道模型，流道模型整体采用四面体进行网格划分，网格的单元总数约为55万左右，如图2所示。模型进行了如下假设和简化：