施高萍，郭晓梅，陈红亮

（浙江水利水电专科学校，浙江 杭州 310018）

0 引言

轴流泵由于扬程低、流量大，在浙江省大中型泵站中被广泛应用。浙江省的大中型泵站的泵型以700ZLB和900ZLB轴流泵为主，约占总量的2/3[1]。

轴流泵是叶轮流体机械，其内部的流动复杂，是非定常、有旋、不可压缩的三维湍流流动。现在，随着计算机技术的发展，使用CFD技术对泵内流动进行数值模拟，探索泵内部流动规律的研究发展很快，已成为流体机械研究的热点[2]。

浙江省某排涝泵站建于1962年，设备老化严重，2009年开始实施异地重建。该站初步设计选用了900 ZLB—100轴流泵，转速n=485 r/min，流量Q=2 m3/s，扬程H=5.4 m，叶轮叶片数Z1=4，叶轮外径850 mm，导叶叶片数Z2=7。笔者利用Navier-Stokes方程和标准的k-ε紊流模型以及SIMPLEC算法，不考虑叶轮室与叶片外缘之间的间隙引起的损失，采用CFD流态分析技术分析了不同叶片安装角下轴流泵叶轮内部的流动特性。

在计算中由连续性方程、动量方程和标准k-ε湍流模型构成控制方程组。

1 轴流泵数值模拟

1.1 计算网格

由于在全流道内既有旋转流场又有非旋转流场，所以把计算体分为进水喇叭口区、叶轮区、导叶区和出口弯管区等4个区域。其全流道的网格划分和计算区域见图1[3]。

1.2 边界条件的设定

（1）进口边界条件。给定进口绝对速度的大小及方向，具体数值根据数值模拟的工况给定，假定进口边界上绝对速度为均匀连续的。即模拟过程中，根据流量计算进口处的速度（Vin），其值作为迭代的初始值。

图1 计算区域及计算网格

式中，A为进水口过流面积，D1为泵进口直径