史缘缘，黄逸哲

（1．广西大学机械工程学院，广西 南宁 530004；2．华中科技大学机械学院，湖北 武汉 430074）

轴流泵内部的涡旋流动是引起振动激励的一个重要原因，特别是由于涡旋的不稳定性，导致流场内产生不规则振动[1-2]。因此，研究涡核的提取技术有利于揭示出流体内部脉动激励源的特性。当前通常用于描述涡流结构的有低压法、正则化螺旋度法、Lambda2法、Q标准法、特征矢量法、流线法等[3-4]。上述方法各有所长，但都有局限性。到目前为止，还没有发现一种数学方法能精确描述流体涡旋的结构。本文采用在后处理软件中功能最为强大的Ensight软件，运用算法中的特征值分析法和涡量分析法，从可视化的角度探讨了轴流泵内涡旋中涡核提取的过程和结果。

1 轴流泵的流体动力模型与涡核提取方法

针对船舶领域对轴流泵的应用需求，本文选用某型号的轴流泵作为研究对象[5]。其轴流泵参数为：叶轮直径300 mm，叶片数3个，单机设计流量250 L/s，导叶叶片数7个，叶轮室壁面直径301 mm，叶轮的设计扬程4.5 m，额定转速1 450 r/min.运用CAD三维造型，对泵体通道部分进行实体造型，并通过布尔差操作，减去叶轮、导叶、轴的实体，得到最终的计算域实体。并利用几何建模阶段得到典型的边界点、线、面进行网格划分的控制及边界层的处理，以满足CFD仿真以及特殊后处理的苛刻要求。轴流泵整体CAD实体模型和整体网格划分如图1、图2所示。

图1 轴流泵整体CAD实体模型

图2 整体网格图

后处理软件Ensight中有两种涡核提取算法，但都建立在速度矢量场上，通过速度这一变量来检测涡旋流动的中心。……