任芸,吴登昊,牟介刚,李晓俊

(1.浙江工业大学之江学院,310024,杭州;2.浙江理工大学机械与自动控制学院,310018,杭州;



考虑旋转和曲率的湍流模型修正及应用

任芸1,2,吴登昊1,3,牟介刚3,李晓俊2

(1.浙江工业大学之江学院,310024,杭州;2.浙江理工大学机械与自动控制学院,310018,杭州;

3.浙江工业大学机械工程学院,310014,杭州)

通过分析湍流模型在模拟旋转和弯曲壁面的旋转机械内流时存在的问题发现,在原有湍流模型的基础上考虑旋转和曲率效应是提高离心泵内流模拟精度和改善流动不稳定性的必然选择;在k-ωSST模型中通过考虑旋转和曲率修正,同时引入Hellsten的理查德森数修正模型思想和扩展内秉旋转张量修正,生成了一种新的湍流模型;应用改进后的湍流模型对比转数为34.34的离心泵在不同工况下的内流场进行了数值模拟,并将改进前后的数值计算结果与试验结果进行了详细对比,由此分析了泵内部流场的分布规律。研究结果表明:改进后的湍流模型预测的能量性能与试验值更接近;在0.6倍设计流量工况下,改进后湍流模型的扬程预测精度提高了3%,效率预测精度提高了近2%,这一结论在内流场中得到了验证;与原湍流模型相比,改进后湍流模型明显改善了叶轮流道和蜗壳扩散段处的流动情况。该结果可为湍流模型研究提供参考。

湍流模型;离心泵;理查德森数;旋转和曲率修正

离心泵内湍流充斥着整个流道,使流道内湍流结构十分复杂,同时受哥氏力和离心力的影响,旋转和曲率对叶轮内边界层起着增大或抑制的作用[1]。……