李龙贤，林奇燕，丁振晓

（北京航天动力研究所，北京 10076）

0 引言

诱导轮是一种经过特殊设计的轴流泵叶轮，在航天运载系统和能源领域中有广泛的应用。诱导轮的抽吸性能很大程度上受流场空化的影响，诱导轮是安装在泵主叶轮前具有轴流式叶轮特征的特殊结构叶轮，可以在部分空化条件下正常工作，但严重的空化将导致诱导轮扬程急剧下降，无法为主叶轮提供足够的进口压头，引起诱导轮下游部件的空化，导致泵扬程的下降。

利用数值计算和可视化实验手段，对诱导轮内部空化流场进行了系统的研究，获得了诱导轮内部空化的发展过程。将空化流场的可视化实验结果与数值计算结果进行比对，验证了数值计算结果的正确性，也验证了所用数学模型和物理模型的准确性。对泵内流场的精确分析得到了泵内流场压力分布、空化的发生以及空化区的变化与空化数下降的对应关系，使得通过对泵外特性、内部流场的数值分析，使得改进结构设计、提高泵的性能的目标成为可能。

1 研究方法

1.1 研究对象

以三叶片诱导轮及其配套主泵为研究对象，如图1所示。泵由进口管、诱导轮、导流支座、离心轮、扩压器、蜗壳和出口管组成。诱导轮为三叶片变螺距设计，直径为142 mm，叶片轴向跨度70 mm，实物图如图2所示。

图1 试验泵几何模型图Fig.1 Geometry model of test pump

图2 诱导轮实物图Fig.2 Inducer photograph

1.2 数值计算条件设置

1.2.1 网格划分

为提高计算的收敛性，将入口向前延伸500 mm（约为入口直径的3.5倍），出口向后延伸200 mm（约为出口直径的3倍），在Ansys Workbench下划分网格，复杂几何结构区采用非结构化四面体网格，进/出口管延长区采用六面体网格。……